空冷器雙絲堵密封結(jié)構(gòu)帶壓密封工藝研究

張建

摘 要：文章主要研究了空冷器雙絲堵密封結(jié)構(gòu)在泄漏時的帶壓密封方法，通過設(shè)計帶壓密封夾具，選擇合適密封劑，進行模擬試驗驗證雙絲堵帶壓密封有效性，從而解決雙絲堵空冷器在不停車狀態(tài)下維修難題。

關(guān)鍵詞：雙絲堵；密封帶壓；密封夾具；密封劑

中圖分類號：TE624 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）31-0075-02

1 概述

對于石油煉化行業(yè)所用空冷器，往往因絲堵密封穩(wěn)定性問題導(dǎo)致泄漏，不僅影響煉油企業(yè)正常生產(chǎn)，還會引發(fā)火災(zāi)、爆炸、環(huán)境污染和人身傷亡等特重大事故的發(fā)生，因此針對此問題我公司研制出“雙絲堵”密封結(jié)構(gòu)形式，填補國內(nèi)空白，從而更加有效地保證絲堵密封可靠性，然而考慮到特殊情況下導(dǎo)致密封失效時處理方法，通常情況需將系統(tǒng)停車對泄漏端進行維修，但會直接影響到煉油企業(yè)經(jīng)濟效益，因此將帶壓密封技術(shù)應(yīng)用于空冷器管束維修，降低泄漏對煉油企業(yè)的影響。

2 密封原理

帶壓密封全稱為：“不停車，帶壓密封技術(shù)”，是維護裝置安全平穩(wěn)生產(chǎn)，防止事故發(fā)生的應(yīng)急搶修技術(shù)。設(shè)備在不停車狀態(tài)下，針對泄漏位置結(jié)構(gòu)特點安裝一套專用夾具，使泄露處形成一個可封閉密封腔，然后采用大于介質(zhì)系統(tǒng)內(nèi)的外部推力將密封膠注入填滿密封腔，密封膠在擠壓力的作用下與泄露介質(zhì)的壓力相平衡。形成一定的密封比壓，同時利用密封劑具有耐溫、耐壓、耐介質(zhì)腐蝕性的特點，且在一定的條件下迅速固化，緊密地堵住泄露通道，在原泄露部位建立了一個固定的、可拆卸的新密封結(jié)構(gòu)，從而有效的消除控制泄露。

3 雙絲堵結(jié)構(gòu)帶壓密封設(shè)計

夾具的選材、設(shè)計、制造等符合《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的技術(shù)要求，其強度計算按GB/T 26468-2011《承壓設(shè)備帶壓密封夾具設(shè)計規(guī)范》規(guī)定進行。對于雙絲堵密封結(jié)構(gòu)形式可采用固定夾具法進行封堵，如下所示。

方案一：直接注劑，即將頂堵中心孔手工攻絲后與注劑閥連接，通過注劑閥直接向密封腔內(nèi)注入密封劑，待注滿后鎖緊注劑閥，此方法可迅速對泄漏進行封堵，但僅可用于低壓管束，且保持時間不長需二次補膠。

方案二：密封注劑，即將泄漏絲堵外部重新設(shè)立一個密封腔，將密封劑通過套筒周邊2處（或4處）注劑閥向密封腔內(nèi)注入密封劑，順時針逐一注滿后鎖緊注劑閥，此種方法可適用于高壓管束，且保持時間較長。

方案三：結(jié)合方案一、二操作，將內(nèi)部注劑后，再安裝夾具，在外部進行注膠，由于此種方法分為內(nèi)、外腔密封，因此選則兩種密封劑分別注入。此種方法可更有效提高雙絲堵帶壓密封穩(wěn)定性、有效性。

方案四：復(fù)合夾具，與方案三原理基本相同，然而通過改變夾具結(jié)構(gòu)形式可更加方便密封腔內(nèi)二次注膠，且在注劑桿與密封腔連接結(jié)構(gòu)中增加脹接方法，更加有效保持密封腔內(nèi)壓力恒定。但此種方法準備時間較長，需針對實際泄漏位置調(diào)整、修改夾具。

由于夾具與原密封結(jié)構(gòu)形成的密封空腔內(nèi)，承受泄漏系統(tǒng)壓力和密封注劑擠壓力，密封空腔內(nèi)的力直接作用在夾具本體，因此夾具本體需具有較高強度，引用GB150《壓力容器》對夾具本體厚度進行計算，見式（1）。

統(tǒng)壓力+5MPa；D-夾具計算直徑，一般按夾具內(nèi)徑進行計算，及絲堵最大外形尺寸+5～10mm；[σ]t-夾具材料使用溫度下的許用應(yīng)力，MPa；Φ-焊縫系數(shù)。

根據(jù)GB/T26468-2011《承壓設(shè)備帶壓密封夾具設(shè)計規(guī)范》要求，對于直接開設(shè)注劑孔時，夾具最小厚度不宜小于14mm。

4 密封劑選用

在泄漏位置通過帶壓密封劑重新建立的密封結(jié)構(gòu)中，密封劑與泄漏介質(zhì)直接接觸，密封劑的性能及其對工況條件適宜性的選擇，是決定封堵成敗的關(guān)鍵。目前國內(nèi)、國際上密封劑型號較多，對于空冷式管束，多用于高溫、高壓、高腐蝕介質(zhì)，使用工況較為復(fù)雜，而雙絲堵密封結(jié)構(gòu)由于密封空間狹小，要求密封劑具有較好的流動性能與溶脹度，又能夠適用于較大系統(tǒng)溫度變化、多種復(fù)雜泄漏介質(zhì)。對于方案三、四內(nèi)腔注劑選用TXY-16#熱固型密封劑，此種密封劑便于控制注劑推進速度和固化時間協(xié)調(diào)，具有良好的注射工藝流動性和可模塑性，耐溫680℃，能夠適用于堿、鹽酸、有機酸、醇、醛、酮及各種熱載體。外腔注劑選用的TXY-18#熱固型密封注劑，此種密封劑具有良好的耐溫耐介質(zhì)性能，更便于控制系統(tǒng)溫度與固化時間協(xié)調(diào)，易于在高溫情況下建立起均勻致密的密封結(jié)構(gòu)， 穩(wěn)定性相對較好，耐溫80℃～800℃， 能夠適用于氫氣、氨、強堿、有機酸、、鹽酸、稀硫酸、氨水等。并且根據(jù)以往使用經(jīng)驗，這兩種密封劑固化后均具有較好的密封性能。

5 模擬試驗

依照GB150.4標準要求進行壓力試驗，壓力試驗前分別對密封墊片制造貫穿型缺陷，利用上述提到的四種帶壓密封方案進行封堵試驗，試驗驗結(jié)果如表1所示。

通過表1可以看出方案一在氣壓試驗升至至4MPa時發(fā)現(xiàn)泄漏，分析原因密封劑未能完全填滿螺紋間隙，不能起到有效的密封空間，因此在高壓系統(tǒng)中無法使用此方法；分析方案二在氦氣試驗中泄漏原因在于由于管板承壓變形導(dǎo)致密封夾具與管板接觸面存在微小間隙，因此針對此問題參照法蘭密封原理對密封夾具進行改進，在于管板接觸面嵌入金屬密封墊，最終解決此問題；方案三、四在模擬狀態(tài)下試驗合格，且經(jīng)過48小時保壓，密封效果良好。由于此試驗無法模擬實際工況條件，試驗結(jié)果僅可作為參考，若在實際應(yīng)用中可根據(jù)具體工況選擇封堵方案。

6 結(jié)束語

帶壓密封技術(shù)在我國雖然起步較晚，但發(fā)展較快，技術(shù)研發(fā)產(chǎn)生了多項具有國際水平的科技成果，建立了適應(yīng)不同工況條件的密封施工方法，針對于雙絲堵密封結(jié)構(gòu)將會在空冷換熱器中廣泛應(yīng)用，帶壓密封為一種應(yīng)急預(yù)案是尤為重要的，合理的運用必會增加雙絲堵密封安全穩(wěn)定性，保證煉油企業(yè)安全、穩(wěn)定生產(chǎn)。

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