【摘 要】通过实践,阐述了聚四氟乙烯板在加氢裂化装置高压管道试压中的应用, 为高压管道试压法兰封堵提供了新的施工经验,节约了施工成本。
【关键词】聚四氟乙烯板;高压管道;试压
管道试压是管道施工的重要组成部分, 通过强度试验和严密性试验,检查管道焊缝质量和管道连接部位、法兰密封性及管道本身耐压强度等的必要手段, 是检验管道安装质量及确保工程投产无泄漏的重要工序。
近年来随着加氢裂化及高压乙烯装置的发展, 高压管道的施工广泛进行,由于高压管道的工作条件比较恶劣,为保障高压管道运行平稳, 高压管道的试压作为检验管道施工质量的最后工序得到了业主、监理及施工单位的足够重视,在施工中,为保障高压管道的试压顺利进行需做大量工作。
大港石化公司100万t/a万加氢裂化工程, 共有工艺管道38Km, 其中高压管道(P≥10MPa)约 4km , 设计压力最高为20.25MPa ,设计温度最高为 455℃ ,通过流程图划分试压系统 ,高压试压包就有近30个,需用的高压盲法兰数量较多,均为环连接面,如外加工费用高,改用聚四氟乙烯板和盲板配合施工的方法代替盲法兰密封法兰口。
1、聚四氟乙烯的特性
聚四氟乙烯是四氟乙烯的聚合物。英文缩写为 PTFE。商品名为“特氟隆”,它是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物, 具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力。
聚四氟乙烯相对分子质量较大,低的为数十万,高的达一千万以上 ,一般为数百万(聚合度在104数量级)。一般结晶度为90~95%,熔融温度为 327~342℃。聚四氟乙烯分子中CF2单元按锯齿形状排列 ,由于氟原子半径较氢稍大 ,所以相邻的CF2单元不能完全按反式交叉取向,而是形成一个螺旋状的扭曲链 ,氟原子几乎覆盖了整个高分子链的表面 。这种分子结构解释了聚四氟乙烯的各种性能。对于管道试压主要应用聚四氟乙烯的密封性。
2 聚四氟乙烯板和盲板的制作
2.1 聚四报乙烯板制作
聚四氟乙烯板制作成圆形, 大小根据被封堵法兰的大小来确定, 板的直径大于被封堵法兰梯形槽的直径且小于被封堵法兰螺栓孔矩,如图 1示。
聚四氟乙烯板直径要求D1≤d≤D2, 这样能保证最大的密封面且不影响螺栓安装拧紧。
聚四氟乙烯板的厚度, 考虑到聚四氟乙烯板的在高压作用下发生弹性形变,因此不能太薄 ,且受螺栓拧紧力的影响也不能太厚,宜取6-12mm之间，随试验压力的升高而加厚。
2.2盲板的制作
2.2.1计算管道试验压力
根据《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》的规定, 当设计温度高于试验温度时管道的试验压力应按下式计算：
2.2.2根据试验压力计算盲板厚度
根据规范《ASME B31.3工艺管道》的规定,插板厚度(即盲板厚度)按下式计算：
2.2.3 盲板加工
根据计算厚度加工盲板 , 盲板的大小与聚四氟乙烯板相同并且至少一面的表面光洁度不低于△3,如图2所示。
3 聚四氟乙烯板和盲板的安装
根据打压包 ,找出需要封堵法兰的位置,根据设计参数计算所需聚四氟乙烯板和盲板的规格数量,外加工。试压前工作准备包括
(1)管道上的仪表部件 ,如调节阀、流量计、安全阀、孔板等不应参加试压的部件 ,拆除或加盲板隔离;
(2)不参与试压的设备的管口法兰安装上临时盲板;
(3)与待试管道无关的管道或管件用盲板或其它措施隔开;
(4)需要加固的管道加固;
(5)临时连通线施工;
(6)上水点 ,放空点确定;
(7)打压泵与管道连接完成。
其中加装盲板的工作量占了较大的比例 , 又因为盲板安装需要一定的空间所以在安装前需确认是否具有安装空间 , 空间不足的提前调整以免影响打压工作 。
安装盲板的顺序 法兰平面密封位置清理 必要时研磨 一检查聚四氟乙烯板表面密封位置有无缺陷一聚四氟乙烯板定位一盲板定位一法兰定位一拧紧螺栓一检查法兰密封面间的平行偏差 ,如图3所示。
安装螺栓力矩根据设计要求，如无要求，应根据螺栓材质的许用应力计算出适当的力矩。
4 试压
试验时,环境温度不得低于5℃,当环境温度低于5℃时,应采取防冻措施,合金钢管道不得低于 15℃。
对位差较大的附塔管道, 应将试验介质的静压力计人试验压力中。液体管道的试验压力应以最高点塔顶的压力为准,但最低点的压力不得超过管道组件的承受力。
压力试验应缓慢升压,待达到试验压力后稳压10min，再将试验压力降至设计压力,停压30min，以压力不下降、无渗漏为合格。
当试验过程中发现泄漏,不得带压处理。消除缺陷后,要重新进行压力试验。
试验结束后,及时拆除盲板、膨胀节限位设施 ,排尽积液。排液时要防止形成负压 ,并不得随意排放。
5、经济性对比
以设计压力16MPa，DN150的管道为例 , 设计温度与试验温度大致相同时 ,试验压力为1.5倍的设计压力 ,根据盲板计算公式计算出需用盲板的厚度为30mm，法兰内径D2 为260mm盲板制作所需材料为30mm厚钢板0.07平方米。采用8mm的聚四氟乙烯板 ,需要0.07平方米 , 总费用如表所示。
从表1得总费用为167元,而购买一个16MPa、DN150的盲法兰的市场价格约是800元,所以一处即可节省633元成本。
6 结束语
大港石化公司100万t/a加氢裂化装置所有高压管道试压均用此类方法封堵法兰 ,最高试验压力30.4MPa，因聚四氟乙烯板密封不住的泄漏现象 陕京二线京58地下储气库群工程,某单位承建的注气单元的工艺管道安装工程 ,管道试压同样采用此类方法 ,最高试验压力18Mpa，同样未出现泄漏现象节约了施工成本 ,为高压管道的试压提供了施工经验 ,但试验压力在48MPa以上没有经验慎用。
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