梯形槽法兰与八角垫圈数据配对装配技术

2022-03-11韩海英郝其临何江涛王超峰沈志恒毛卫华罗清臣迟朝晖崔乃友

石油化工建设 2022年1期

韩海英郝其临何江涛王超峰沈志恒毛卫华罗清臣迟朝晖崔乃友李维

中国石油天然气第七建设有限公司山东青岛 266300

石油化工建设工程中高温、高压设备和管道的连接、设计通常按标准选用梯形槽法兰和八角垫圈结构型式，密封结构装配是施工的重点。为确保有效密封，配对是施工单位安装的首选技术措施。以往施工单位通常依据规范中接触线检查［1]进行一对一配对法，由专业人员逐一检查配对装配。但配对法存在检查描述抽象、不易掌握、编号不易查找、检查周期长、装配周期长等问题。通过华北石化340 万t/ a 渣油加氢处理装置（以下简称华北渣油）一次投产成功的工程实践，即以实用新型专利——23°尖八角万能游标卡尺［2]（以下简称专利工具）的测量数据为基础，以标准数据偏差和规范检查验证为依据，首次应用密封结构中关键的节圆直径P 值（下称P 值），进行数据配对装配的先进技术。另外，中国石油天然气第七建设有限公司（以下简称中油七建）在建的锦西石化150 万t/ a 渣油加氢装置（以下简称锦西渣油）中也下在应用此技术，接触线检查装配后，应用效果良好。

1 关键数据的确定

梯形槽法兰［3]与八角垫圈［4]规范要求检查接触线，用“间断现象”判断装配，说明直径方向的接触多少为关键数据。从标准中规定的规格尺寸、数据偏差、要求等判断：装配组成角度为23°、表面粗糙度（Ra）及环面宽（C）、环宽（A）、环高（H）、槽顶宽（F）、槽深（E）为装配的间接、次要数据，只有P 值与接触线检查的直径方向关系一致，因此确定P 值为关键数据。梯形槽法兰密封结构见图1，八角垫圈密封结构见图2。

图1 梯形槽法兰密封结构视图

图2 八角垫圈密封结构

2 数据配对装配技术方案设计

2.1 密封面结构特点

梯形槽法兰与八角垫圈密封面结构中，其P 值的测量，存在测量基准轴线在密封面跨中部位、测量基准边缘23°斜角、测量边角为圆滑过渡等测量基准难以确定的问题，这是用常规测量工具（如常规游标卡尺、样板等）到目前为止存在的测量不能直接读取数据或测量数据不准确、测量复杂等难题。

2.2 设计原理

2.2.1 专利工具测量原理

专利工具测量原理是利用测量基准边缘23°斜角特点，结合游标卡尺的测量精度等级及功能，等距平移P 值测量基准轴线。即P 值中心轴线在密封面跨中的部位，平移至测量基准边缘斜角密封面处而进行测量。梯形槽法兰P 值专利工具测量设计原理见图3，八角垫圈P 值专利工具测量设计原理见图4。

图3 梯形槽法兰P 值专利工具测量设计原理

图4 八角垫圈P 值专利工具测量设计原理

2.2.2 装配原理

用专利工具测量批量的梯形槽法兰、八角垫圈结构的关键数据P 值时，因装配间P 值的不同，所以存在差值范围。为保证密封，将所有的P 值进行筛选，并将装配差值控制在规定的范围内。进行优化组合后的装配技术即数据配对装配技术原理，见图5。

2.3 装配结构参数

梯形槽法兰密封连接面关键参数P 值的标准偏差为±0.13mm，八角垫圈密封连接面关键参数P 值的标准偏差为±0.18mm。这2 个参数的偏差数据完全可以在制造和验收过程中，依据标准进行控制，装配结构参数就设定在标准偏差范围内。

2.4 装配技术指标

以梯形槽法兰与八角垫圈密封连接面装配关键数据P 值检查为准则，以规范接触线检查要求，无“间断现象”描述为合格依据，依据专利工具测量的装配结构参数进行匹配为基础，确定装配间P 值可控的差值范围，为数据配对装配技术指标。

2.5 设计计算说明

按装配结构参数，关键P 值标准测量偏差和装配后，其偏差的差值范围为0～0.31mm，按此差值范围装配控制，是以标准为依据的基础计算，即设定为配对装配的差值范围。

3 实施过程

中油七建在华北渣油中首次应用梯形槽法兰与八角垫圈数据配对装配技术。实施过程中，首先统计装配点位数，按需要测量的数据制作了4 套专利工具，编制了第一版高压静密封施工质量控制手册，用以培训和指导施工。测量过程执行内容：目视检查、测量、编号、记录、保护程序；装配过程执行内容：编号合格领用、清洁处理、装配、记录；追溯过程（抽查）：记录、打开、清洁处理、接触线检查、核实编号合格领用等。

4 实施参数和评价数据

华北渣油中梯形槽法兰与八角垫圈装配密封共计2208 个点位，其关键测量P 值数据至少6624 个；在建的锦西渣油中装配密封共计1470 个，其关键测量P 值数据至少4410 个。

记录梯形槽法兰与八角垫圈通过专利工具测量的关键P 值数据，并录入电脑，经100%筛选、在设定P 值差值范围内数据配对；装配期间用规范要求的接触线抽查进行验证，华北渣油经过46.2MPa 水压试验和3.0MPa 的N2、17.7MPa 的H2 气密试验合格后，保运、投产高水平安全、稳妥一次成功；锦西渣油装配100%一次成功。

5 实施效果

5.1 经济效益

从数据配对装配技术解决检查抽象、接触线法不易掌握、编号不易查找、检查和装配周期长等难题可以判断，采用专利工具测量的数据配对装配技术后，无需对梯形槽法兰进行研磨、机加工处理，可提前完成装配。依据炼油化工检修维修工程定额取费标准以，及市场调配价测算，节约成本巨大。

5.2 社会效益

数据配对装配技术满足标准、规范、设计要求，在石油化工建设行业中树立了良好的标杆。数据化施工也将为今后类似工程积累了经验，其核心技术也将增强市场竞争力。且将为游标、数显、带表卡尺等测量工具标准增加测量功能项；为施工规范增加“数据化”装配提供参考依据。最终，此数据配对装配技术的应用获得了总包单位、监理单位、业主单位及质量监督站的高度评价。