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压力容器密封紧固训练装置设计探讨

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摘要:石化行业的泄露是机械设备常产生的故障之一,文章提出了一种压力容器密封紧固训练装置,利用该装置可以进行多螺栓紧固管理训练和压力容器密封性能测试试验,可有效的提高静密封的安装和使用的安全性和可靠性。

关键词:压力容器;螺栓紧固;密封性能

1行业背景

泄露是机械设备常产生的故障之一,尤其是在石化行业由于泄露引起的的事故往往是灾难性的。石油化学工业的绝大多数生产过程都是在化工设备这一特定空间内进行的。这些设备中,有的用来储存物料,例如各种容积大小不一的贮罐、计量罐、计量槽、槽车;有的用其进行物理过程,例如各种型式的换热器、蒸馏塔、稳定塔、沉降器、过滤器;有的进行化学反应,例如合成炉、聚合釜、裂解炉、反应器等。总之,涉及化工过程领域的传递过程(能量传递、热量传递和质量传递)和化学反应过程的操作,都必须在化工容器及设备内进行。化工容器及设备不仅需要适应工艺过程所要求的不同压力和温度条件,而且要承受内部化学介质的作用,这些介质往往有腐蚀性、毒性或易燃易爆,还要能长期的安全工作,因此必须要保证有很好的密封效果。由于生产操作上的需要以及制造、安装、检修和运输上的方便,压力容器经常要设计为可拆卸的结构。化工设备中,可拆联接的型式很多,其中法兰联接最为普遍[1-2]。法兰联接结构是一个组合件,它由联接件、被联接件,密封元件组成。其中上下法兰盘为被联接件,螺栓螺母为联接件,垫片为密封元件。上下法兰靠螺栓紧固力压紧垫片,使联接处达到密封,并将两部分设备或管道连在一起。法兰联接的失效主要表现为泄露。泄露的机理比较复杂,引起泄露的因素很多,包括设计,制造,安装和使用等各个方面,因此确保螺栓法兰联接紧密不漏,不仅要确保螺栓法兰各零件有一定的强度和足够的刚度,合理的多螺栓紧固管理也是重要因素之一。制定合理的螺栓紧固管理方案,是使化工设备静密封件达到优良密封效果防止泄露的重要手段之一[3-4]。

2螺栓连接紧固管理

拧任何机体均是由多种零件连接(即组装)起来的,而零件的连接有多种,采用螺栓连接就是其中最常用的一种,而欲采用螺栓连接就必须应用拧紧,因而这“拧紧”也就成了装配工作中应用得极为广泛的概念。零件采用螺栓连接的目的就是要使两被连接体紧密贴合,并为承受一定的动载荷,还需要两被连接体间具备足够的压紧力,以确保被连接零件的可靠连接和正常工作。这样就要求作为连接用的螺栓,在拧紧后要具有足够的轴向预紧力(即轴向拉应力)。然而这些里的施加,也都是依靠“拧紧”来实现的。螺栓和螺母的主要作用在于将两件构件用准确的作用力连接在一起,以防止在设备运行的过程中出现松动的现象。利用正确的多螺栓紧固方法对法兰进行紧固操作,可以避免由于过度紧固和没有紧固的潜在的事故隐患,是提高设备安全可靠运行的重要因素之一。螺栓紧固不足一是在设备运行时螺栓会由于振动或循环载荷而松脱;二是设备的振动会引起垫片接触面的损坏;三是法兰压紧面会因为没有压紧力而引起泄露。相反紧固过度一是会引起法兰与筒体连接处产生裂纹;二是会引起法兰边缘转动变形;三是会引起两法兰盘连接处螺栓的颈缩;三是垫片的过度压紧会降低垫片的使用性能造成密封效果的下降[5]。螺栓紧固的原则为:1.按先中间、后两边、对角、顺时针方向依次、分阶段紧固;2.一般分两段紧固,第一步拧50%左右的力矩;第二步拧100%的力矩;3.螺栓末端应露出螺母外1-3个螺距。

3压力容器密封紧固训练装置

螺栓紧固训练装置设计有常用的8、12和20螺栓的法兰盘,一方面可以很好的应用于化工设备维修专业学生的多螺栓紧固管理训练、静密封的拆装、化工设备维护与检修等实训项目;另一方面也可以用于拧紧后的密封性能测试试验。

4结语

提出的一种压力容器密封紧固训练装置,设计有8、12和20螺栓的法兰盘,利用螺栓紧固训练装置可以进行多螺栓紧固管理训练和压力容器密封性能测试试验,可有效的提高静密封的安装和使用的安全性和可靠性,具有较高的工程实际价值。

参考文献:

[1]陈乃祥.离心泵[M].北京:机械工业出版社,2006.

[2]卓震.化工容器及设备[M].北京:中国石化出版社,1998.

[3]黄迷梅.液压气动密封于泄露防治[M].北京:机械工业出版社,2003.

[4]蔡仁良,顾伯勤,宋鹏云.过程装备密封技术[M].北京:化学工业出版社,2006.

[5]易晓,林建辉,智能扭力扳手系统在螺栓紧固中的应用[J].北京:制造自动化,2013(23):150-152.

作者:金雅娟 单位:辽宁石化职业技术学院

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