酷暑已过,秋风送爽,在今天的内容开始之前,小编祝各位在丰收的季节里不负期待,得偿所愿。
今天,我们将介绍密封垫片紧固不当的案例,并基于ASME PCC-1和JIS B2251给出对策。
根据日本高压气体保护协会的调查,在2007~2015年期间,日本发生的高压气体相关事故中,有20%~25%的案例涉及到密封垫片,而在这些与密封垫片相关的案例中,因为紧固不当造成的问题接近2/3,可见紧固管理是非常重要的工作。
紧固不当大致分为紧固不足、过度紧固、紧固不均三种情况。
紧固不足有时会在升压初期就发生泄漏,有时即使是实现了初期密封,随着垫片、法兰、螺栓的蠕变松弛引起紧固面压下降,也会在运行过程中发生泄漏。由于泄漏是微量的,有时并不一定能观察到,但是垫片和法兰面之间的摩擦力降低了,垫片会受到内压的作用被推出,严重时,垫片整周或一部分会发生变形、破损,甚至断裂,最终导致泄漏发生。
过度紧固引起的故障,常见于四氟包覆垫片和石墨复合垫片,主要是垫片被压缩过量而破坏(压坏),产生多个圆周状的龟裂,加速垫片的老化,甚至安装时就造成了垫片损坏,发生泄漏。
紧固不均匀而引起的故障,是指在垫片上存在部分位置“紧固不足”或者“过度紧固“,或两者都存在的状态,上面提到的变形、破损、压坏等现象都可能会发生,而紧固不足的部位将会成为被吹出的主要部位,这也是紧固问题中最常见的情况。
◆安装初期的紧固面压没有达到密封开始点,就会出现泄漏;
◆即使安装时实现了初期密封,随着温度升高和法兰、垫片、螺栓发生蠕变松弛,紧固面压就会降低,如果低至密封临界点,也会发生泄漏;
◆何谓合适的紧固面压?应该是充分考虑内压和一段时间的蠕变松弛影响后,仍然能保证密封的紧固面压,此即为推荐紧固面压;
◆不同材质垫片的密封临界点不同,例如对比PTFE垫片和CNAF垫片,PTFE的密封临界点更低,因此实现初期密封所需要的紧固面压更小,但是PTFE垫片的蠕变松弛又比CNAF垫片大,所以综合考虑垫片的特性(密封性能的优劣、蠕变松弛的大小等)的基础上,推荐合适的紧固面压更重要。
经常被忽视的两个问题,一是进行严格的紧固管理很重要,因为从以往的调研结果来看,技能熟练人员的紧固和新进人员的紧固结果,存在很大差异,经验的传承需要较长的时间,进行紧固管理可以填补这种差异。
二是法兰面间距过大的情况下,螺栓紧固力将主要被用于拉近法兰面,而难以作为紧固力传递到垫片上,我们甚至听过现场安装人员反馈,扭矩大到发生螺纹损坏、或螺栓断裂也密封不住的极端情况,因此,需要对法兰面间距进行修正。
过度紧固导致压坏的故障,更容易发生在低摩擦系数的垫片上,例如膨胀石墨垫片和PTFE包覆垫片,这些垫片在受到法兰挤压时更容易滑动。另外,涂抹密封膏和法兰密封面粗糙度过小,也会导致垫片与法兰之间的摩擦力过低,发生压坏故障,因此建议按照下表进行粗糙度管理。
如果在现场对法兰进行修正,请参考以下建议
此类故障最能体现技能熟练人员和新进人员的差别,但是只要严格遵循紧固作业程序,就能有效消除此类故障。
对以上紧固不当的原因和对策总结后发现,只要在紧固垫片时注意以下事项,就能有效避免问题,达到长期有效的密封。
以上内容部分摘录自:
藤原 隆宽,华尔卡技术志,No.31,(2016)