一种新型空冷器管束堵漏工具

2018-01-03武耀祖

设备管理与维修 2017年9期

关键词：管箱翅片管管板

武耀祖

（中国石油吐哈油田公司鄯善采油厂，新疆鄯善 838202）

一种新型空冷器管束堵漏工具

武耀祖

（中国石油吐哈油田公司鄯善采油厂，新疆鄯善 838202）

在已有空冷器管束堵漏工具的基础上，制作一种新型堵漏工具，专门用于丝堵式管箱空冷器管束泄漏的快速安全堵漏，控制空冷器泄漏安全风险，减少装置停运造成的经济损失。

空冷器；管束；堵漏；工具

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.09.59

0 引言

空气冷却器，又称空冷式换热器，简称空冷器，是利用空气作为冷却介质将工艺介质（热流）冷却到所需要温度（终冷温度）的设备。由于空冷器是节约工业用水、避免环境污染的有效设备，因此在炼油、化工、天然气处理与加工等领域有广泛应用。

管束作为空冷器的核心部件，由翅片管、管箱及框架组成，造价约占空冷器主体的60%。在设备运行过程中，由于腐蚀、侵蚀、错误操作等均可能导致管束穿孔泄漏。如果空冷器内是油气、液态烃等易燃易爆的危险介质，泄漏达到一定的浓度遇空气会发生燃烧爆炸，造成严重后果。因此，一旦发生空冷器穿孔泄漏应立即采取紧急措施实施快速堵漏方案进行抢险，以把生产损失降低到最小，把不安全状态控制在萌芽阶段，防止意外事故的发生。

1 空冷器管束泄漏常规处理方法及缺点

空冷器管束发生泄漏后，通常的做法是：先将相关设备停止运行，对空冷器管束及相关管道隔离后进行蒸汽吹扫置换，达到动火安全要求后将泄漏管束切割、焊接处理。这样的做法在理论上合理有效，可以解决部分问题，对部分空冷器泄漏管束有封闭作用，但其缺点也非常明显。

（1）空冷器是管束高度密集的设备，管束发生泄漏后，除非是外层翅片管，内层翅片管不具备切割或焊接工作需要的空间。如果按照管道堵漏的方法，即使采取打卡注胶等不动火施工也存在内层翅片管无法实施的问题。

（2）空冷器管束内一般为油气、液态烃等易燃易爆介质，且空冷器一般安装在设备密集、防火防爆等级要求高的区域，在此区域内进行焊接、打磨或切割等作业，存在很大安全风险。

（3）蒸汽吹扫置换后，空冷器内残留的液态水很难清理干净，对于禁止水进入的工艺系统，清理工作费时费力。

（4）施工环节复杂，施工时间长，装置停运带来的经济损失较大。

2 新型堵漏工具

针对空冷器管束泄漏后堵漏施工的难点，根据丝堵式空冷器管束结构特点，相关文献已经介绍了相应的堵漏工具，但文献中的堵漏工具存在安装时丝堵面密封形式被改变形成新的泄漏点、堵头放入不方便等问题，以及存在封堵密封面被破坏的可能性，降低了堵漏一次成功率。因此，通过对堵漏工具研究，制作出一种新型的专门用于丝堵式管箱空冷器管束泄漏的快速安全堵漏工具，在空冷器管束泄漏后快速堵漏，控制空冷器泄漏安全风险，有效减少装置系统停运带来的经济损失。

2.1 新型堵漏工具结构

如图1所示，新型快速堵漏工具主要由密封体和压冒两部分组成。密封杆头和密封杆体通过螺纹连接组成密封体，密封杆头材料采取黄铜H70，该材料硬度适中，密封效果好，成本相对低廉。密封杆体上装有O形密封圈，起密封空冷器管箱内介质作用。压冒是被加长并深入空冷器管箱一端内部被加工出安装密封体孔的丝堵，压冒外侧端和管箱的连接方式、密封方式等保持和原丝堵完全一致，外侧端中心再加工一螺纹孔，安装顶丝。密封体可以在压冒的孔内前后移动。如果空冷器管束泄漏部位位于翅片管的非连接部位，可以使用该快速堵漏工具进行堵漏。

图1 新型堵漏工具结构

2.2 安装步骤

打开管箱上泄漏翅片管两端对应的丝堵，将新型堵漏工具安装到相应的丝堵孔上。安装新型工具前，检查确认压冒中心顶丝没有深入到密封体孔内，密封体完全推到压冒一侧，防止在压紧压冒过程中密封杆头和管束端面接触，伤害密封体密封面，导致堵漏失败；还有可能造成压冒压不紧，压冒与管箱密封处形成新的泄漏点。待压冒完全压紧到位后，顶丝上涂抹螺纹密封胶，旋入顶丝，直到将密封体推到管束上，密封杆头上的锥面牢牢堵死泄漏的管束，堵漏完成。为防止空冷器恢复运行后热胀冷缩、振动等引起堵漏的密封部位松动，定期对顶丝的松紧程度进行检查。

2.3 新型工具制作要点

在工具制作前，必须对泄漏空冷器翅片管、管板与管箱内部的距离、丝堵等相关尺寸进行测量或根据空冷器图纸进行确定，必须使密封杆头的直径大于翅片管的内径，防止直径偏小难以形成良好的密封面；密封体长度和压冒孔深度要保证密封体推入压冒孔内、压紧压冒时，密封杆头不接触到翅片管端头为好；压冒与管箱螺纹连接及密封部位尺寸必须和原丝堵完全一致，这样在确保对泄漏翅片管堵漏的同时，丝堵原部位的密封形式保持不变。

2.4 翅片管与管板胀焊部位的堵漏

管束与管板的胀焊部位发生泄漏，不能用锥形密封体来进行堵漏，而是将专用堵漏工具的密封杆头更换为图2所示的结构，再按照上述的方式进行安装。密封杆头上安装黄铜H70材料的密封圈，密封圈内径必须大于翅片管的外径。安装时，对翅片管周围的管板进行清洁，然后将密封杆头顶紧到管板上，黄铜密封圈与管板形成密封，消除泄漏。

3 新型堵漏工具的优点

（1）保持了丝堵基本的密封形式，不会形成新的泄漏点。

（2）不需要单独放入管箱的零部件，解决了密封堵头放入的问题。

（3）密封体被推到管束上，解决了安装过程中密封体一起旋转，密封面可能被切割破坏一次堵漏不成功的问题。

（4）可有效解决空冷器在制造过程中形成的丝堵孔和相应翅片管中心有一定偏差时的堵漏问题，堵漏成功率更高。

（5）密封体的密封头可以更换，根据空冷器管束泄漏部位，通过更换密封头解决胀焊部位的堵漏问题，降低加工成本，适用范围更广。

（6）该工具稍加改造，可用于空冷器翅片管打压找漏。

图2 密封杆头结构

4 应用效果

吐哈油田公司的丘陵LPG装置空冷器1-EA4由意大利FBM HUDSON公司设计生产，操作压力4.2 MPa，设计压力4.9 MPa，进口操作温度72.4℃，出口操作温度47℃；管束共有4层，双管程。1996年投入运行，累计运行时间16.8万h。2016年11月4日，发现该空冷器底层1根翅片管穿孔泄漏，立即加工文献所示的工具进行堵漏，但堵漏后试压仍存在一定泄漏量，堵漏不彻底。将堵漏工具拆除后观察分析，发现堵漏工具密封部位由于旋转，黄铜密封体被翅片管管端口切割变形，失去了密封性能。为了缩短装置停运时间，该翅片管刚好处于管束最底层，最后利用该密封工具堵漏外加在泄漏点打卡注胶的方式，方才堵漏成功。

对堵漏工具进行改造，制作新型堵漏工具。2016年12月2日，对泄漏空冷器停运找漏，共发现有8根翅片管穿孔泄漏，随后用新型快速堵漏工具施工，6 h内完成了装置停运泄压、堵漏、试压、投运工作，所有泄漏翅片管一次堵漏成功，大大缩短了装置停运时间。在2017年1月、2月另外4根翅片管堵漏作业均一次堵漏成功。通过使用该新型堵漏工具，确保了空冷器在更新前LPG装置的安全平稳运行。