梯形槽法蘭與八角墊圈數(shù)據(jù)配對(duì)裝配技術(shù)

韓海英 郝其臨 何江濤 王超峰 沈志恒 毛衛(wèi)華 羅清臣 遲朝暉 崔乃友 李 維

中國石油天然氣第七建設(shè)有限公司 山東 青島 266300

石油化工建設(shè)工程中高溫、高壓設(shè)備和管道的連接、設(shè)計(jì)通常按標(biāo)準(zhǔn)選用梯形槽法蘭和八角墊圈結(jié)構(gòu)型式，密封結(jié)構(gòu)裝配是施工的重點(diǎn)。為確保有效密封，配對(duì)是施工單位安裝的首選技術(shù)措施。以往施工單位通常依據(jù)規(guī)范中接觸線檢查［1]進(jìn)行一對(duì)一配對(duì)法，由專業(yè)人員逐一檢查配對(duì)裝配。但配對(duì)法存在檢查描述抽象、不易掌握、編號(hào)不易查找、檢查周期長、裝配周期長等問題。通過華北石化340 萬t/ a 渣油加氫處理裝置（以下簡(jiǎn)稱華北渣油）一次投產(chǎn)成功的工程實(shí)踐，即以實(shí)用新型專利——23°尖八角萬能游標(biāo)卡尺［2]（以下簡(jiǎn)稱專利工具）的測(cè)量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)偏差和規(guī)范檢查驗(yàn)證為依據(jù)，首次應(yīng)用密封結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵的節(jié)圓直徑P 值（下稱P 值），進(jìn)行數(shù)據(jù)配對(duì)裝配的先進(jìn)技術(shù)。另外，中國石油天然氣第七建設(shè)有限公司（以下簡(jiǎn)稱中油七建）在建的錦西石化150 萬t/ a 渣油加氫裝置（以下簡(jiǎn)稱錦西渣油）中也下在應(yīng)用此技術(shù)，接觸線檢查裝配后，應(yīng)用效果良好。

1 關(guān)鍵數(shù)據(jù)的確定

梯形槽法蘭［3]與八角墊圈［4]規(guī)范要求檢查接觸線，用“間斷現(xiàn)象”判斷裝配，說明直徑方向的接觸多少為關(guān)鍵數(shù)據(jù)。從標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的規(guī)格尺寸、數(shù)據(jù)偏差、要求等判斷：裝配組成角度為23°、表面粗糙度（Ra）及環(huán)面寬（C）、環(huán)寬（A）、環(huán)高（H）、槽頂寬（F）、槽深（E）為裝配的間接、次要數(shù)據(jù)，只有P 值與接觸線檢查的直徑方向關(guān)系一致，因此確定P 值為關(guān)鍵數(shù)據(jù)。梯形槽法蘭密封結(jié)構(gòu)見圖1，八角墊圈密封結(jié)構(gòu)見圖2。

圖1 梯形槽法蘭密封結(jié)構(gòu)視圖

圖2 八角墊圈密封結(jié)構(gòu)

2 數(shù)據(jù)配對(duì)裝配技術(shù)方案設(shè)計(jì)

2.1 密封面結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

梯形槽法蘭與八角墊圈密封面結(jié)構(gòu)中，其P 值的測(cè)量，存在測(cè)量基準(zhǔn)軸線在密封面跨中部位、測(cè)量基準(zhǔn)邊緣23°斜角、測(cè)量邊角為圓滑過渡等測(cè)量基準(zhǔn)難以確定的問題，這是用常規(guī)測(cè)量工具（如常規(guī)游標(biāo)卡尺、樣板等）到目前為止存在的測(cè)量不能直接讀取數(shù)據(jù)或測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、測(cè)量復(fù)雜等難題。

2.2 設(shè)計(jì)原理

2.2.1 專利工具測(cè)量原理

專利工具測(cè)量原理是利用測(cè)量基準(zhǔn)邊緣23°斜角特點(diǎn)，結(jié)合游標(biāo)卡尺的測(cè)量精度等級(jí)及功能，等距平移P 值測(cè)量基準(zhǔn)軸線。即P 值中心軸線在密封面跨中的部位，平移至測(cè)量基準(zhǔn)邊緣斜角密封面處而進(jìn)行測(cè)量。梯形槽法蘭P 值專利工具測(cè)量設(shè)計(jì)原理見圖3，八角墊圈P 值專利工具測(cè)量設(shè)計(jì)原理見圖4。

圖3 梯形槽法蘭P 值專利工具測(cè)量設(shè)計(jì)原理

圖4 八角墊圈P 值專利工具測(cè)量設(shè)計(jì)原理

2.2.2 裝配原理

用專利工具測(cè)量批量的梯形槽法蘭、八角墊圈結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)P 值時(shí)，因裝配間P 值的不同，所以存在差值范圍。為保證密封，將所有的P 值進(jìn)行篩選，并將裝配差值控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。進(jìn)行優(yōu)化組合后的裝配技術(shù)即數(shù)據(jù)配對(duì)裝配技術(shù)原理，見圖5。

2.3 裝配結(jié)構(gòu)參數(shù)

梯形槽法蘭密封連接面關(guān)鍵參數(shù)P 值的標(biāo)準(zhǔn)偏差為±0.13mm，八角墊圈密封連接面關(guān)鍵參數(shù)P 值的標(biāo)準(zhǔn)偏差為±0.18mm。這2 個(gè)參數(shù)的偏差數(shù)據(jù)完全可以在制造和驗(yàn)收過程中，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制，裝配結(jié)構(gòu)參數(shù)就設(shè)定在標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍內(nèi)。

2.4 裝配技術(shù)指標(biāo)

以梯形槽法蘭與八角墊圈密封連接面裝配關(guān)鍵數(shù)據(jù)P 值檢查為準(zhǔn)則，以規(guī)范接觸線檢查要求，無“間斷現(xiàn)象”描述為合格依據(jù)，依據(jù)專利工具測(cè)量的裝配結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行匹配為基礎(chǔ)，確定裝配間P 值可控的差值范圍，為數(shù)據(jù)配對(duì)裝配技術(shù)指標(biāo)。

2.5 設(shè)計(jì)計(jì)算說明

按裝配結(jié)構(gòu)參數(shù)，關(guān)鍵P 值標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量偏差和裝配后，其偏差的差值范圍為0～0.31mm，按此差值范圍裝配控制，是以標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)的基礎(chǔ)計(jì)算，即設(shè)定為配對(duì)裝配的差值范圍。

3 實(shí)施過程

中油七建在華北渣油中首次應(yīng)用梯形槽法蘭與八角墊圈數(shù)據(jù)配對(duì)裝配技術(shù)。實(shí)施過程中，首先統(tǒng)計(jì)裝配點(diǎn)位數(shù)，按需要測(cè)量的數(shù)據(jù)制作了4 套專利工具，編制了第一版高壓靜密封施工質(zhì)量控制手冊(cè)，用以培訓(xùn)和指導(dǎo)施工。測(cè)量過程執(zhí)行內(nèi)容：目視檢查、測(cè)量、編號(hào)、記錄、保護(hù)程序；裝配過程執(zhí)行內(nèi)容：編號(hào)合格領(lǐng)用、清潔處理、裝配、記錄；追溯過程（抽查）：記錄、打開、清潔處理、接觸線檢查、核實(shí)編號(hào)合格領(lǐng)用等。

4 實(shí)施參數(shù)和評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)

華北渣油中梯形槽法蘭與八角墊圈裝配密封共計(jì)2208 個(gè)點(diǎn)位，其關(guān)鍵測(cè)量P 值數(shù)據(jù)至少6624 個(gè)；在建的錦西渣油中裝配密封共計(jì)1470 個(gè)，其關(guān)鍵測(cè)量P 值數(shù)據(jù)至少4410 個(gè)。

記錄梯形槽法蘭與八角墊圈通過專利工具測(cè)量的關(guān)鍵P 值數(shù)據(jù)，并錄入電腦，經(jīng)100%篩選、在設(shè)定P 值差值范圍內(nèi)數(shù)據(jù)配對(duì)；裝配期間用規(guī)范要求的接觸線抽查進(jìn)行驗(yàn)證，華北渣油經(jīng)過46.2MPa 水壓試驗(yàn)和3.0MPa 的N2、17.7MPa 的H2 氣密試驗(yàn)合格后，保運(yùn)、投產(chǎn)高水平安全、穩(wěn)妥一次成功；錦西渣油裝配100%一次成功。

5 實(shí)施效果

5.1 經(jīng)濟(jì)效益

從數(shù)據(jù)配對(duì)裝配技術(shù)解決檢查抽象、接觸線法不易掌握、編號(hào)不易查找、檢查和裝配周期長等難題可以判斷，采用專利工具測(cè)量的數(shù)據(jù)配對(duì)裝配技術(shù)后，無需對(duì)梯形槽法蘭進(jìn)行研磨、機(jī)加工處理，可提前完成裝配。依據(jù)煉油化工檢修維修工程定額取費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)以，及市場(chǎng)調(diào)配價(jià)測(cè)算，節(jié)約成本巨大。

5.2 社會(huì)效益

數(shù)據(jù)配對(duì)裝配技術(shù)滿足標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、設(shè)計(jì)要求，在石油化工建設(shè)行業(yè)中樹立了良好的標(biāo)桿。數(shù)據(jù)化施工也將為今后類似工程積累了經(jīng)驗(yàn)，其核心技術(shù)也將增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。且將為游標(biāo)、數(shù)顯、帶表卡尺等測(cè)量工具標(biāo)準(zhǔn)增加測(cè)量功能項(xiàng)；為施工規(guī)范增加“數(shù)據(jù)化”裝配提供參考依據(jù)。最終，此數(shù)據(jù)配對(duì)裝配技術(shù)的應(yīng)用獲得了總包單位、監(jiān)理單位、業(yè)主單位及質(zhì)量監(jiān)督站的高度評(píng)價(jià)。

6 結(jié)論

綜上所述，利用專利工具檢查測(cè)量梯形槽法蘭和八角墊圈P 值，而進(jìn)行的數(shù)據(jù)配對(duì)裝配技術(shù)的應(yīng)用，數(shù)據(jù)測(cè)量基礎(chǔ)可靠，裝配設(shè)計(jì)方案依據(jù)比較實(shí)效、科學(xué)，為今后類似工程裝配提供借鑒，也為日趨標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范化的施工提供借鑒。