法兰螺栓定力矩紧固在管道安装施工中的应用

赵志刚

摘 要：在石油石化生产装置和工艺管道中，法兰螺栓连接数量庞大且使用工况复杂，法兰螺栓连接处的泄漏占装置泄漏的很大比例，由此给生产企业带来十分严重的安全风险、经济损失及环境影响。法兰螺栓连接的装配过程看似简单，实际却非常复杂，涉及到垫片压溃或过载变形、法兰安装尺寸偏差、螺栓载荷控制及损耗等多种原因。为提高螺栓法兰连接装配质量，应该对整个法兰螺栓连接装配流程（密封面检查、密封面修复、垫片检查、法兰闭合、定力矩紧固）进行完整性管理。综合考虑法兰密封控制因素，在探索维修施工以及安装施工等过程之中降低泄漏风险产生效率，提高设备以及人员使用的安全性。

关键词：法兰螺栓连接;定力矩紧固;法兰完整性管理;工艺管道安装

前言

在各工业领域，关于其中的设备与管道连接，最常使用的方式就是法兰连接。法兰连接依靠螺栓、法兰和垫片。因此加强法兰安装过程中的螺栓连管理，在施工过程之中了解到法兰螺栓自身的使用特点也显得至关重要。按照其装置设备操作结构特性，法兰螺母支撑面容易出现一系列的凹凸不平。同时，法兰垫片密封泄漏在施工过程之中，对其进行修复管理就显得至关重要。也必须按照法兰密封结构特点做出控制分析。在实际施工过程之中，提升工作效率，保证一次施工环节的法兰连接管理的完整性。

1 法兰螺栓定力矩紧固简介

1.1螺栓紧固的原理分析

螺母用于存留压力，内螺母转动时，其相应的角度也会发生一定的变化。这说明在螺母转动过程之中，每个螺栓都可以得到相应的伸长量，而伸长量也与一般情况下螺栓所存留的拉力基本相同。法兰可以获得均匀荷载，若荷载均匀，法兰就会出现其平衡状态。在外部没有任何的泄漏状况，也便于其后续进行螺栓平衡维持。

1.2定力矩紧固的原理

定力矩在紧固过程之中使用液压扭矩扳手，这时的处理过程类似于使用气动扭矩扳手、锂电扳手等工具分别进行扭矩控制。系统控制和电动控制能够准确的掌握好紧固力矩的大小，提高螺栓的整体连接性能。同时在紧固过程之中，也保证了后续螺栓结构的稳定性，提高了其连接的可靠性，降低了由于螺栓力矩值不准确所带来的一些危险性，在实现螺栓控制过程之中，也有助于调整螺栓自身的功能特性，实现静密封效果。

1.3定力矩紧固流程

在定力矩紧固方面，其具体流程也较为明确。首先对所有设备法兰密封结构的数据进行现场复核，确定安装需要的螺栓预紧载荷，螺栓紧固的工机具，必须经过扭矩校验合格。定力矩紧固工作方可进行。法兰安装前应对法兰密封面进行检查，包括平行度、圆度、表面粗糙度和表面缺陷。如果密封面表面存在缺陷，应测定缺陷尺寸。并通过相关技术手段进行处理，如现场机加工修复。

1.4前期准备

为了规范工艺管道法兰安装的施工工作，在施工期间，需要对于法兰螺栓定力矩紧固实施过程进行管理。同时考虑到其本身的连接特性，采用法兰连接完整性管理控制方案。同时，在工业管道安装工程之中，按照全部的法兰连接完整性管理进行安装过程管理，已经证实取得良好的效果，在装置试车及正式运行中都实现了“零泄漏”或者极少泄漏。在技术准备方面，法兰螺栓工况调研及力矩值计算是十分重要的。

1.5对施工人员培训及安全技术交底

对所有参与法兰连接完整性管理的施工人员，进行法兰连接完整性管理安全、理论和实操培训并指导施工，作业人员培训合格后方可上岗操作。螺栓拆卸前后，按照法兰标志牌的位置对其进行确定，要尽量确保表面无任何的油污以及机构。同时对于螺栓、螺母的腐蚀状况作出筛选。对可以利旧使用的螺栓做好分类标识，进行预先的防护控制工作。待其完全完成管理控制之后，方能打开法兰密封面。打开之后一定要关注其完整性，避免腐蚀或者碰伤状况，垫片安装过程需要在法兰安装过程中将外层塑料袋进行清除。同时检查密封性，按照密封性状况，将密封垫放到位，切勿将安装所用的胶带停留在密封垫上。

1.6螺栓润滑

润滑可以降低摩擦系数，以更低的力矩达到给定的螺栓载荷。有助于提高螺栓之间载荷连接的一致性和均衡性，同时也能够利于下次紧固件的拆卸。一般情况之下，常温部位可使用二硫化钼润滑脂，≥250℃部位使用高温抗咬合润滑脂。

1.7法兰回装

根据GB/T38343-2019《法兰接头安装技术规定》其中指出，針对法兰安装过程的管控要求，在法兰外缘选四个点，间隔 90 度，控制各点错口偏差≤1.5 毫米。保证法兰平行度的找正，测量和比较法兰的最大/最小间隙确定法兰密封面平行度，控制其偏差≤0.8mm。在操作过程之中，按照螺栓的找正方法。由90°测量公差做出控制，在此情况之下，确保所有的螺栓都能够通过法兰螺栓孔，螺栓两孔错位控制在3mm范围内。通过两片法兰之间的相互调整控制，实现其状态调整合适。法兰螺栓在回装过程之中，一定要注意两者之间的连接规格。回装过程之中，保证螺纹无任何的损害，同一法兰紧固件规格、形式、材质正确、一致。

2 法兰螺栓定力矩紧固的应用实践

2.1提高施工效率和人员工作安全性

在法兰螺栓连接定力矩紧固管理的应用过程之中，因为有流程管控和液压工具的应用。显提高了施工人员的积极性，二同步、四同步甚至法兰螺栓全覆盖液压工具的应用，降低了对人员经验和力量的依赖程度，同时提高了施工安装效率。传统大锤敲击安装的办法，对人员经验和力量的要求比较高，但是即使如此也会经常出现打击伤害的事故，对施工人员安全是重大风险。全流程管控的应用和液压工具的配合，让施工人员的安全得以保障，人员伤害事故明显降低。

2.2保障装置和工艺管道长周期安全运行

在施工控制过程之中，进行法兰螺栓定力矩紧固管理。在管道维修安装过程之中，保证工程施工的整体质量。

结语

对于法兰螺栓连接实施定力矩紧固管理，在施工过程之中，针对法兰密封结构特点进行控制，了解定力矩紧固方式。对于其施工过程作出全面监督指导，有助于实现法兰螺栓连接完整性管理，也取得了较好的施工效果，降低了物料介质的泄漏风险，提高了其现场设备运行管理的安全性，提升了其整体的工作效率。使得资源控制更加合理，在工业管道设备运行过程之中，法兰螺栓连接完整性管理在施工环节加强管控也显得至关重要。

参考文献：

[1] GB/T38343-2019《法兰接头安装技术规定》.

[2]CSEI/JX 0004-2018 《法兰密封结构安装技术规范》.

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