一起氧气阀门法兰密封泄漏的原因分析和处理

王继铎（本钢板材股份有限公司氧气厂,辽宁 本溪 117000 ）

一起氧气阀门法兰密封泄漏的原因分析和处理

王继铎
（本钢板材股份有限公司氧气厂,辽宁 本溪 117000 ）

本文对DN400氧气阀门法兰密封泄漏的处理过程进行了描述和总结，并探讨了今后避免再次发生此类问题应采取的措施。

法兰密封;金属缠绕垫片;氧气管道

1 事故概况

2013年7月下旬，氧气厂压力管道巡检人员在管道巡检过程中，发现氧气厂至炼钢厂DN400主干氧气输送管道在6号公路和8号公路相交处的操作平台（编号为6号路平台）有气流泄漏声音，巡检人员登上平台查看，确认为DN400氧气阀门靠炼钢厂侧法兰密封泄漏。

从氧气厂到炼钢厂氧气输送管道主干有三条，同时也是氧气输送到全公司的总管，其他用户的氧气接点在炼钢厂后。三条氧气管道的起点为氧气厂气体调压站，出调压站有阀门控制，三条氧气管道到6号路平台又有三个阀门，而这三个阀门后面的管道是相连通的。而泄漏处是阀后的法兰密封，停气处理更换垫片需要三条主干网全部停气，影响全公司生产，需公司协调，短时间内不能实现。

2 临时措施

发现泄漏点后，我厂第一时间向公司汇报，申请停气处理更换垫片，但由于公司生产任务紧张，协调大停氧时间确定在8月24日，在这之前只能采取临时措施控制事故扩大并避免其它次生事故发生。

我们担心泄漏进一步扩大，将导致法兰垫片完全吹除，将导致大量氧气泄漏，有极大安全风险，考虑有必要采取适当封堵措施，降低泄漏扩大的速度。

因此，我们分别在7月25日和7月27日对泄漏法兰密封的外口采取了封堵措施。具体实施过程是：在法兰间隙处先加上密封带（禁油），外面用经过退火处理的直径8毫米紫铜管紧固密封带（经过脱脂处理），最外层用钢带将紫铜管完全压入法兰间隙中。

这只是在大停氧前临时采取的措施，由于螺栓和法兰间有缝隙，不能做到将气体泄漏完全封住，只是使泄漏气流在法兰圆周范围内均匀散出，由于法兰垫片间隙增加了封堵铜管，增加气体泄漏的阻力，减低了泄漏气体的流速，避免对法兰造成更严重的损害，同时减小了气流泄漏时的噪声。充分考虑到氧气泄漏的安全问题，所用工器具均经过严格脱脂，确保无油脂。

我们也曾经考虑制作一个法兰盒，固定并且密封在法兰两侧的管道和阀体上。只要和管道及阀体严密密封，当密封腔内压力与管道内压力达到均衡，气流泄漏将封闭。此方案最终没有实施，一方面因为阀体在法兰附近不是标准的圆形，密封有一定难度，另一方面公司已决定全线停气处理，这样做显然不是很必要。

管理措施上，现场设置警戒线，以泄漏点为中心30米范围内严禁明火。增加巡检频次，定期检测周边氧气浓度；生产调度密切监视氧气管网压力，发现异常情况立即报告并启动应急预案，全公司联动进入检修状态。

3 处理过程

由于全公司性的停氧极为困难，这就要求我们作最充分的准备，把各种可能都想到，做好应急预案。根据现场情况，我们能确认密封垫片一定损坏了，如果仅仅是密封垫片损坏，这是最理想的情况，更换一个即可。如果法兰密封面在气体冲击作用下发生磨损，就需要更长的处理时间，若仅是阀门本体法兰损坏，则需要更换阀门；如管道法兰也损坏了，则需要同时更换阀门及管道法兰，这是最糟糕的情况，需要动火施工，而公司给的停气、置换和作业时间仅为4-6小时，难以实现。针对这种情况，我们一方面作充分的准备，一方面对此泄漏情况做了科学的分析。阀门材质为黄铜，管道法兰材质为1Cr18Ni9Ti。

可见管道法兰的强度、硬度均高于阀体法兰。据泄漏法兰密封面工作状态分析得知，法兰密封槽泄漏区域受到压差约1.3～1.6MPa，属于中压，仅受压差的影响，没有高温的影响，我们认为法兰密封沟槽的严重损伤可能性不大，轻伤是有可能的，阀门本体铜法兰受损伤的可能性大于管道法兰受损伤。

综合上述分析，我们决定按更换垫片和阀门作准备，管道进行停气泄压，不进行吹扫置换，沿线管道不准进行动火作业。因此，我们准备了两种垫片，一种新型AIG184聚四氟密封垫片，可在-260℃～315℃之间保持良好性能，最高可耐受21MPa的压力，垫片较软，法兰密封面有轻微损伤也可以密封住；一种是白钢衬圈缠绕垫片；同时准备了阀门、法兰、各种工具，并联系了吊装车辆。

8月24日8点30分，一切工器具，材料全部到现场，有关人员也已到场，9点钟停气泄压结束，开始作业，拆开法兰，发现铜法兰密封面有轻微损伤，管道不锈钢法兰无损伤，验证了我们原来的分析是正确的，决定采用新型AIG184聚四氟密封垫片，仅用半个小时即完成了工作，送气试压检查不漏，全公司恢复生产。

4 结论

此阀门为2010年3月安装，为氧气厂新建制氧机新设氧气输送管道的预留阀门，2011年11月新管道形成，与此阀门对接。阀门预留时间长达20个月。由于阀门自重约1.5吨，而同等长度的管道重量仅为70千克，因此受到较大的剪切力，对密封垫片来说，下面受到的挤压大于上面，时间长了造成密封垫片下面稍薄上面稍厚的情况。新管道对接后，垫片受力情况改变，下面受到的挤压减轻，上面受到挤压加强，就容易在原来预留时对接法兰侧发生泄漏；如若垫片较窄，也会造成轻微窜动。

此次发生泄漏的法兰密封就是当时阀门预留时和管道连接侧的法兰密封。

应对措施：在预留阀门加上临时支撑，避免阀门长期悬空，垫片受压不均；新管道对接后拆除原来临时支撑以使阀门两侧法兰均匀承受阀门自重，同时对旧管道侧的法兰密封进行适当紧固。

从拆下来的密封垫看，较窄，宽度约30毫米，而宽垫约40—50毫米，其外径小于法兰密封面外径，窄垫安装容易放偏，因此很可能是安装时密封垫片位置有些偏，受力不均匀，时间长了，造成泄漏。

应对措施：阀门安装时必须选用外径尺寸适合的垫片。

加强巡检，及早发现问题，在泄漏较轻时可以考虑用紧固螺栓的办法消除泄漏，严重时仅靠螺栓紧固就不行了。

[1]机械设计手册（第二版）,化学工业出版社,1987年。