机械论文:PDH高温临氢管道大口径法兰泄漏封堵技术
来源:未知 2020-12-24 12:10
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
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
序号 |
分析点 |
方案一 |
方案二 |
1 |
材料 |
库内没有管子、法兰、螺栓和椭圆垫备料。 |
有卷管用的钢板余料。 |
2 |
施工难度 |
法兰口径大,且椭圆垫密封,阀门拆除难度大;不锈钢螺栓容易咬牙,不仅螺栓拆除难度大,且易造成螺纹损坏。 |
钢板切割,压槽,焊接施工难度较小。 |
3 |
施工周期 |
若密封面修磨后可以消除漏点至少需要7天,若需要更换法兰、椭圆垫等待周期至少需要30天。 |
施工周期2天。 |
4 |
技术风险 |
成熟稳妥 |
无相关经验借鉴 |
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。