机械论文：PDH高温临氢管道大口径法兰泄漏封堵技术

　　机械论文：PDH高温临氢管道大口径法兰泄漏封堵技术

　　PDH装置中的反应器出口烃管线，操作温度高，且为负压运行，法兰为金属环垫密封，一旦密封泄漏，氧气从漏点处被吸入管内，易触发氧含量检测连锁系统，导致装置停车，更甚，可致管内起火发生爆炸事故。

　　参建的某一PDH装置，反应器出口烃管线，操作温度625℃，运行压力为-0.05MPa，管内介质为丙烷、丙烯、异丁烷、异丁烯和氢气等混合气体。试压完成，在气密性试验过程中，发现蒸汽发生器旁路管线上的蝶阀法兰出现漏点。

　　1、措施讨论

　　（1）该法兰公称尺寸为DN1800，材质ASTM 321H，密封垫为S31008材质椭圆垫，紧固螺栓材质S31608。专业法兰紧固单位，安排操作人员现场勘察后重新紧固螺栓，漏点无法消除，分析应是法兰加工精度不足所致，必须采取其他措施。

　　（2）建设单位、施工单位与监理单位商讨漏点消除方案，最终形成两套方案。

　　1）方案一：拆除蝶阀，检查法兰和椭圆垫密封面，若确为法兰密封面问题，先进行研磨处理，若仍不成功，则更换法兰或椭圆垫。

　　2）方案二：直接将漏点处法兰间隙用钢板密封。

　　2、方案分析比较

　　与会人员针对上述两个方案从库存材料，施工难度、施工周期、安全风险等方面进行分析对比，具体见表1所示。

　　表1 方案分析对比表

　　Tab.1 Scheme analysis comparison table

　　对比两套方案，方案二虽无相关经验借鉴，但有以下特点：

　　（1）施工难度小，施工周期短，满足装置开车计划。

　　（2）根据工程经验可知，钢板强度满足常温常压的状态。

　　（3）在625℃的操作温度下，法兰间的膨胀量极小，将密封钢板压制成弧形板，可充分抵消法兰间的膨胀量，避免弧形板两侧焊缝受力，保持结构稳定。故最终讨论决定，选用第二套措施方案。

　　3、方案实施

　　（1）钢板焊接

　　钢板选用δ=12mm的321H耐高温不锈钢钢板（卷板制管余料），将钢板压弧后沿轴向切成30mm宽钢板条，再将钢板条按法兰的外径煨弯，分段拼焊在两片法兰外缘。弧形板制作和安装示意图见图1、图2。

　　钢板压弧使之外凸主要起到吸收应力的作用。管线在高温状态下，必然存在膨胀量，钢板与法兰间的焊缝受到一定的拉应力，但是此处为螺栓连接，膨胀量较小，外凸的钢板可看作单节波纹管[1]，能够补偿膨胀，有效减小焊缝应力，避免焊缝开裂。

　　（2）安装氮封系统[2]

　　氮封系统由氮气缓冲罐、安全阀、管路和压力检测仪表组成。弧形板封闭起来的空间并不一定完全密封，空气可能因内外压差，由螺栓处进入管内。通过向封闭空间内通入氮气，保证了该空间处于正压状态，避免空气进入管内。氮气系统安装如图3所示。

　　反应器进出口特阀同样也是采用氮气来密封阀腔，管线内本就存在氮气，漏点处进入微量氮气不会对工艺系统造成影响，后续的分离系统可将氮气完全分离。

　　氮气由装置低压氮气管网（管路0.6MPa）接入，通过缓冲罐进入封闭空间，进气管路安装1只节流阀、1只闸阀，闸阀前安装8字盲板，通过节流阀调节氮气流量和压力，保证封闭空间处于正压（0.1MPa）状态。在密封空间顶部安装压力表，用于监测封闭空间内的压力。

　　氮气缓冲罐不仅能使氮封系统工作平稳，并且可在装置氮气系统出现故障时，仍可保证系统正常工作。图4为现场实体安装图。

　　4、结论

　　氮封系统安装完成后，管线重新气密性试验，试验合格，漏点消除。随后装置正常开车，系统运行稳定。截至本文发稿时装置已安全运行10个月，氮封堵漏系统可靠、有效。该项技术不仅为装置开车提供了宝贵的时间，同时也为行业应用积累了宝贵的经验。