浮头式换热器试压泄漏原因分析与密封改进

2013-12-07何文洲

中国设备工程 2013年8期

关键词：浮头O型压板

何文洲

（中国石油锦西炼油化工总厂工程总公司，辽宁葫芦岛 125001）

浮头式换热器是石油石化行业中重要的冷换设备，应用普遍。水压试验是一道必要的检验工序，密封是否完好将直接影响试压效率、质量和成本。

一、浮头式换热器试压胎具密封形式

浮头式换热器专用试压胎具由试验压环和浮头专用试压组合工具两部分组成，浮头端密封胎具形式多样，主要有填料密封试压胎具、C型环密封试压胎具和O型环密封试压胎具，下面对这几种形式逐一叙述。

1.填料密封试压胎具

填料密封属于强制密封，其结构如图1所示。换热器的壳体法兰与试压胎具通过螺栓连接，两者之间使用橡胶石棉板作为密封元件。浮动管板环向与试压胎具之间的密封为盘根。

2.C型环密封试压胎具

C型环密封属自紧密封，其结构如图2所示。在试压胎具与浮动管板环向接触面上依靠C型环左右2个凸出的圆弧面与试压胎具凹槽左右平面接触实现密封。预紧时，C型环受到轴向的弹性压缩，在接触处产生预紧比压。当内压上升时，介质进入C型环的内腔，C型环轴向张开，使密封比压增大达到自紧。

图1 填料密封试压胎具原理图

3.O型环密封试压胎具

O型环密封原理与C型环密封试压胎具类似，其结构如图3所示。安装试压胎具时径向或轴向方面的初始压力赋予O型环自身的初始密封能力，由系统压力产生的密封力与初始密封力合成总的密封力，随系统压力的提高而提高。胎图2 C型环密封试压胎具具上配置压板，利用压板上的长圆孔可以解决胎具通用性问题。

二、试压过程易产生泄漏原因

当前试压胎具的3种密封型式中，O型环密封试压胎具占有优势，效果好，通用性强。但在安装时易被挤坏，这是产生泄漏的原因之一。

另外，胎具安装的经验和技巧比较重要，螺栓的预紧在一定程度上会影响密封效果。预紧力过大会使密封件压坏，过小则达不到密封件压紧和实现初始密封的效果。螺栓预紧过程中还容易出现漏拧、过劲等易导致密封失效的情况。

三、密封改进

1.试压胎具密封槽的改进

当密封材料使用O型环，而密封槽采用半圆形时，密封效果不好，半圆槽棱边容易挤坏橡胶条而发生泄漏。经实践对比发现密封槽形采用V形较好，V形槽易于加工，并且能适应高、中、低压密封（图3）。

2.密封材料的选择

常用的O型环材料一般有氟橡胶、硅橡胶和丁腈橡胶。氟橡胶性能优越，但成本高；硅橡胶耐水性差，不耐磨以及抗拉性低；而丁腈橡胶隔水性、耐磨性、耐水性、气密性好，耐矿物油，粘接力强，经济适用。橡胶O型环可用橡胶条粘连，也可以自制胎具O型环。安装橡胶条前要先清理胎具V形槽，以保证橡胶条镶嵌得均匀、紧密。

3.螺栓预紧规范化

安装密封胎具时不仅操作要程序化，螺栓安装也要标准化。安装浮头式专用胎具时适当增加压板和螺栓的数量以及提高螺栓的预紧力可增加密封能力。螺栓紧固至少应分三遍进行，每遍的起点应相互错开120°，紧固顺序按图4的规定执行，紧力要适度。

4.试压胎具形成系列化管理

浮头式换热器试压施工专用胎具可按公称直径形成系列化，10.0MPa以下常用不同压力等级的密封，能用同一公称直径的胎具。如DN500的胎具可适用于1.6MPa、2.5MPa、4.0MPa、6.3MPa、10.0MPa压力等级的换热器试压施工。形成系列化后专用胎具易于加工和管理，节约各项成本，一套胎具就可以节约80%的制造费用。