預(yù)緊力標(biāo)準化在實際生產(chǎn)中的作用

于愛軍(中海石油中捷石化有限公司運行四部，河北 黃驊 061101)

0 引言

我國自改革開放以來，伴隨著市場經(jīng)濟的調(diào)節(jié)以及精細化工的發(fā)展，全國各地為適應(yīng)市場需求，一個個煉廠拔地而起，石油煉化企業(yè)進入一個井噴期，初期由于預(yù)緊力標(biāo)準化規(guī)范要求和監(jiān)管意識不足，導(dǎo)致煉廠關(guān)鍵的密封點泄漏，存在巨大安全隱患，達不到企業(yè)安全生產(chǎn)的條件，逐漸突顯預(yù)緊力標(biāo)準化在煉化行業(yè)的重要意義。

1 預(yù)緊力標(biāo)準化對施工的意義

1.1 保證施工質(zhì)量合格

法蘭螺栓預(yù)緊力標(biāo)準化是保證法蘭密封性能的一項重要工作，傳統(tǒng)的預(yù)緊是通過人力進行，螺栓預(yù)緊中， 只能靠感覺確認，無法直接知道每個螺栓預(yù)緊力的大小，從而導(dǎo)致預(yù)緊力不能均勻的作用于密封墊，使密封墊片產(chǎn)生不均勻變形，影響密封效果及產(chǎn)生泄漏。對法蘭螺栓實施法蘭緊固作業(yè)標(biāo)準化[1]，將更為廣泛地使用力矩工具按標(biāo)準化施工過程緊固螺栓，這一改變?nèi)〈艘酝毡椴捎脗鹘y(tǒng)的人力緊固方式，按以下步驟進行校驗，校驗不合格的需按規(guī)定再次緊固或拆卸，設(shè)定抽檢力矩為最終力矩的90%，若轉(zhuǎn)動，力矩值低于目標(biāo)值的90%證明不合格；若不轉(zhuǎn)動，設(shè)定抽檢力矩為最終力矩的110%：(1)此時若不轉(zhuǎn)動，力矩值超過目標(biāo)值的110%，還是不合格；(2)若轉(zhuǎn)動，證明力矩值在目標(biāo)值90%～110%，此時方為合格。此方案優(yōu)勢在于可以精確的達到預(yù)設(shè)的預(yù)緊力、螺栓不再跟轉(zhuǎn)，使緊固速度加快、螺母不再在法蘭面上轉(zhuǎn)動，減少摩擦、一體式驅(qū)動器將反作用力均勻的分解到墊圈與設(shè)備結(jié)合面，不用額外的反作用力支點、緊固過程中消除了對螺栓的側(cè)向力和彎矩、緊固過程無需手扶，消除了傳統(tǒng)液壓扳手操作隱患。經(jīng)過這幾個步驟，使密封墊片均勻受力，也使施工方式變得更為安全、快捷、有效。利用力矩緊固工具提高螺栓的扭矩精度，使每個螺栓預(yù)緊力標(biāo)準化。保證施工質(zhì)量合格。例如某煉廠在一次大檢修過程中對一個塔進行封人孔作業(yè)，當(dāng)作業(yè)完成驗收合格后，裝置進行開工作業(yè)，前兩次試密未發(fā)現(xiàn)問題，但是當(dāng)最后進行引料開工后，全塔一共13個人孔全部存在泄漏，最后只能終止進料對泄漏的人孔全部重新緊固，嚴重影響了企業(yè)整體的開工進度。

1.2 加快施工進度

在施工過程中，經(jīng)常遇到分組施工人員在條件相當(dāng)?shù)那闆r下施工進度不同步，嚴重影響整體施工進度，并且存在很多安全隱患，例如某煉廠在檢維修過程中，由于施工人員配合不默契，導(dǎo)致碰傷事故。廣泛地使用力矩工具按標(biāo)準化施工過程緊固螺栓，能夠保證施工進度的同時也能消除人為原因造成的安全隱患。為現(xiàn)場施工進度提供良好的條件。如某煉廠在上次檢修過程中使用人力對人孔緊固導(dǎo)致一個人孔泄漏，進行緊急打卡子處理，但是由于人孔上封蓋上有掛耳，不是標(biāo)準的圓形面，必須進行現(xiàn)場測量定制卡具來保證卡具的合格，從而進行緊急堵漏，此次檢修吸取往年的教訓(xùn)，使用專業(yè)的力矩工具對法蘭密封面、密封件、緊固件回裝、力矩值校驗檢查共189對，通過修復(fù)、整改、返工以及其他手段進行消除或者補償。檢修結(jié)束裝置區(qū)域氣密一次性通過，密封面合格率達到100%，裝置投料開車后，管理范圍內(nèi)的法蘭運行正常(數(shù)據(jù)見圖1)。

圖1 法蘭氣密結(jié)果統(tǒng)計

1.3 對螺栓進行預(yù)緊

為了確保螺栓連接的可靠性， 螺栓的緊力需達到一定的要求。緊力過小不能保證法蘭連接的嚴密性和牢固性，所以，絕大多數(shù)螺栓在連接裝配時都要進行預(yù)緊，其目的在于增強連接的剛性、緊密性、防松能力及防止受橫向載荷的螺栓連接的滑動。當(dāng)然，緊力過大，又可能引起螺栓本身塑性變形，在工作中會使螺栓損壞，所以螺栓預(yù)緊力的大小，應(yīng)按要求的預(yù)緊力進行。

一般要求螺栓的預(yù)緊力不能超過螺栓材料的彈性極限，并有一定的安全裕度。具體來說，其大小通常是根據(jù)螺栓組受力和連接的工作要求來決定的。設(shè)計時不僅要保證所需達到的預(yù)緊力，又不應(yīng)使連接的結(jié)構(gòu)尺寸過大。對于螺栓預(yù)緊力的大小，其值應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準或制內(nèi)造廠編制的安裝技術(shù)規(guī)程，一般規(guī)定擰緊后螺紋連接件的預(yù)緊應(yīng)力不得大于其材料屈服點蟲的80%。而如無具體數(shù)值時，可按下式選擇：

式中：σ0=(0.5～0.7)σs；F0為螺栓容的預(yù)緊力(N)；σs為螺栓材料的屈服極限(N/mm2)；As為螺栓公稱應(yīng)力截面積(mm2)；σ0為螺栓材料的屈服點(N/mm2)。

2 預(yù)緊力標(biāo)準化對煉廠安全生產(chǎn)的意義

2.1 防止事故的發(fā)生，保護環(huán)境

石油煉化企業(yè)設(shè)備運行過程中，由于壓力波動和溫度變化的影響，法蘭連接處的密封失效的最初原因就是預(yù)緊力不均勻造成的[2]，目前石油煉化企業(yè)發(fā)生的法蘭泄漏事故中有80%是由于預(yù)緊力不當(dāng)造成的，由于某些突發(fā)性法蘭泄漏的意外情況導(dǎo)致事故的發(fā)生使有毒有害化學(xué)物質(zhì)大量泄漏，或伴隨火災(zāi)、爆炸產(chǎn)生大量有害氣體，從而在較大范圍內(nèi)造成比較嚴重的環(huán)境污染、水源污染，甚至?xí)廴竞恿鲝亩鴶U大危害范圍，破壞生態(tài)環(huán)境，同時在事故處理過程中滅火劑和泄漏有害物質(zhì)混合造成污染，消防污水導(dǎo)致的次生災(zāi)害。通過對每個螺栓進行施加均勻預(yù)緊力，可以保證密封墊片均勻受力，極大的降低了設(shè)備運行過程中由于壓力波動和溫度變化造成密封失效從而引發(fā)泄漏導(dǎo)致事故的發(fā)生，保護環(huán)境。

2.2 保護設(shè)備，降低生產(chǎn)成本

設(shè)備是化工煉油行業(yè)的根本，設(shè)備投資占比很大，設(shè)備的正常運行是最大的降本增效，設(shè)備法蘭正常穩(wěn)定的運行是保證設(shè)備壽命的前提條件，石油煉化企業(yè)中一旦出現(xiàn)法蘭泄漏，伴隨而來的就是事故的產(chǎn)生，一般的泄漏通常采取的緊急措施就是打卡子，打卡子只是緊急補救措施，不能消除安全隱患，而且價格昂貴，給正常的生產(chǎn)帶來隱患，嚴重的一旦發(fā)生事故，會直接影響設(shè)備的壽命，嚴重的會導(dǎo)致設(shè)備報廢，直接會導(dǎo)致企業(yè)的正常運營，除去需要重新購置更新的設(shè)備外，企業(yè)停工停產(chǎn)帶來的損失不可估量。鑒于以上因素，使法蘭密封標(biāo)準化將會大大減少法蘭密封面泄漏的概率，降低打卡子的頻率，消除裝置因為打卡子形成的安全隱患，有效的提高了設(shè)備平穩(wěn)運行的效率，隱形的提高了設(shè)備的使用壽命，保證設(shè)備安全運行的同時減少了企業(yè)因為設(shè)備問題造成的停工停產(chǎn)。

2.3 軸承剛度隨預(yù)緊力的變化

趨勢隨著軸承預(yù)緊力的增加，軸承徑向剛度變大，使得主軸系統(tǒng)的加工精度和工作效率有明顯提高，改善了主軸的工作性能。因此，在實際工礦中，在允許的范圍內(nèi)提高預(yù)緊力是有重大實際工程意義的。但是，隨著預(yù)緊力的增高，軸承溫度增高，軸承生熱也會增加，進而使得主軸系統(tǒng)溫度提高，嚴重影響軸承的工作壽命和主軸的工作性能。因此，在溫升允許的條件下，盡量的提高預(yù)緊力是涉及主軸傳動系統(tǒng)需要考慮的一個重要因素[3]。

3 結(jié)語

預(yù)緊力標(biāo)準化可以規(guī)范人們對法蘭螺栓緊固作業(yè)，定扭矩，保證密封面長期穩(wěn)定的運行，推動石油煉化行業(yè)平穩(wěn)迅速的發(fā)展，提高我國石油煉化行業(yè)在國際中的地位。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)的社會化程度越來越高，技術(shù)要求越來越復(fù)雜，生產(chǎn)協(xié)作越來越廣泛。法蘭密封面往往涉及成套裝置，甚至整個企業(yè)。這樣一個簡單的接連接，客觀上要求必須在質(zhì)量使生產(chǎn)活動保持零泄漏。這就必須通過制定和執(zhí)行預(yù)緊力標(biāo)準化，使各生產(chǎn)部門保證生產(chǎn)有條不紊地進行。隨著石油化工企業(yè)逐漸走向大型化，要從真正意義上實現(xiàn)設(shè)備長周期安全穩(wěn)定運行，保障法蘭零泄漏，還需要全面提高對螺栓預(yù)緊力均勻載荷的控制。預(yù)緊力標(biāo)準化在企業(yè)安全生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用，保證石油化工企業(yè)節(jié)約時間、人員、經(jīng)濟成本，保證煉廠安全平穩(wěn)高效的運行，避免事故的發(fā)生而造成企業(yè)的損失和職工生命受到威脅，提高企業(yè)的市場競爭力，為企業(yè)安全生產(chǎn)及良好發(fā)展提供堅實保障。