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列管式换热设备封头法兰密封


1、设备概括

换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备,是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体,使流体温度达到流程规定的指标,以满足工艺条件的需要,同时也是提高能源利用率的主要设备之一。换热器在石油、化工、轻工、制药、能源等工业生产中应用较为广泛。换热器既可是一种单元设备,如加热器、冷却器和凝汽器等;也可是某一工艺设备的组成部分,如氨合成塔内的换热器。换热器主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。所需材质 ,可分别采用普通碳钢、紫铜、或不锈钢制作。在进行换热时,一种流体由封头的连结管处进入,在管流动,从封头另一端的出口管流出,这称之管程;另一种流体由壳体的接管进入,从壳体上的另一接管处流出,这称为壳程。换热设备的运行其实就是壳程与管程之间的热量交换,在生产工艺的特殊要求下,换热设备内部流动介质常以高温状态存在,温度达到400℃以上的也不在少数。

2、法兰密封原理分析

法兰接口通常由封头设备本体、螺栓、螺母、垫片组成。垫片是法兰连接接口的主要密封元件,在螺栓预紧力的作用下对法兰密封面施加压紧力,由垫片填塞住法兰面凹凸不平的微观几何间隙来实现密封。从法兰整体安全性来看,最重要的应考虑垫片的密封效果、密封时效及法兰拆卸的可操作性。垫片的种类及其物理状态是法兰接口是否安全可靠的根本,即垫片的实际状态决定着法兰接口密封效果。

传统的法兰接口的垫片多采用浸油石棉垫片、聚四氟乙烯垫片、金属缠绕垫片等形式。石棉垫片的材质易碎裂,且中间夹层松散,导致管道输送的介质较易发生渗漏现象,因此只能用于中低压管道。

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另外,石棉垫片维修拆卸时常有与法兰密封面粘连现象,需拆卸清理。聚四氟乙烯垫片密封效果良好,但不可重复使用,且价格昂贵。金属缠绕垫片的密封效果较好,承压较高,但在管道维修时无法重复使用,若出现法兰松动现象就必须更换,不能二次夹紧,造成维修成本增高和材料浪费。 

3、法兰配合面渗漏的原因分析

1)温度对材质性能的影响。一般法兰头密封原件多数采用垫圈密封,比如金属垫圈外部采用螺栓连接。圈、螺栓等材料在使用过程中,因长期处在几百摄氏度的高温的环境下,其机械性能降低,还会发生蠕变和应力松弛现象(各种材质的热胀量也不同),使螺栓的拉紧力减小。导致法兰对垫子的压紧量减小而刺漏。

2)温度对垫片的影响。换热器法兰使用的是耐油石棉橡胶板做的垫子或是铜材质平面垫圈,垫片长期在高温作用下会使其老化而失往弹性造成垫子漏失。

3)温度差的影响。换热器法兰、筒体、螺栓、管箱、垫片之间存在温度差,使各部分热胀冷缩不均,导致换热器法兰垫子泄漏。

4)热疲惫的影响。换热器在工作过程中,受反复加热和冷却,使之产生较大的热应力,特别是螺栓反复受此力作用,结构遭到破坏,螺母松动拧紧力减小,致换热器法兰垫子泄漏。

5)压力的影响。对于高压力的换热设备压力的频繁长期冲击,换热器法兰、螺栓、垫子在压力作用下易产生变形,造成垫子失效。

6)加工尺寸的影响。尺寸偏差也会导致渗漏发生尺寸不精,会使法兰密封面发生变化,影响法兰密封程度,导致泄漏。

7)装配影响。装配时人为造成误伤,设备在拆卸、组装时损伤。导致法兰密封面上存在凹坑、划伤等缺陷,影响法兰的密封程度。

8)设备腐蚀的影响。设备遭到液体不同程度的腐蚀,螺栓内丝腐蚀影响螺栓的拧紧力致换热器法兰垫子泄漏,或密封面腐蚀致换热器法兰垫子泄漏。

4博科思高温密封技术优势分析

a、博科思高温密封剂具有强大的优势:优异的耐温性能,最高耐温可达900℃;良好的耐压性能,在蒸汽压力下承受25Mpa,无密封环法兰承受45Mpa,螺管接头55Mpa;极好的密封性能,由于产品具有良好的塑变性,受热不会固化,密封膜不会被破坏,从而保证了机件密封面的密封;产品易于清除,使用过的密封面可以用无水乙醇或丙酮轻易的擦去,而不会附着于密封面。    

   b、博科思高温密封剂应用范围广泛。适用于对光滑、平整密封面(对接接头)的温度和压力情况要求高的工况,尤其适用于密封金属接头:蒸汽轮机和燃气轮机、压缩机、泵、外壳、法兰接头等1538124233693672.png

   C、博科思高温密封产品分为多种型号。F系列基础产品适用于密封所有尺寸的表面。密封面的表面质量要与表面加工准确度Ra(粗糙度)=  0.8µm-1.2µm研磨/刮削表面相当。密封表面损坏≤0.2mm的,可使用F系列基础产品进行弥补。表面上选择性的或较浅的,类似水槽状的腐蚀或侵蚀损坏≤0.5mm的,可使用F1000产品进行弥补。现场修理严重损坏的区域≤1.0mm的,建议使用F2000产品。

5.1、博科思操作步骤

1)采用细砂纸或油石针对密封配合面进行研磨,去除多余锈质或杂物。

2使用无水乙醇将金属垫圈及法兰结合面进行清洗,使表面无污物。

3将博科思高温密封剂均匀涂抹在金属垫圈表面及法兰结合面,保证厚度。

4紧固螺栓,确保材料将结合位置填充密实。

5.2、应用案例

设备参数

设备名称:干燥器再生器加热器

压力:(4-5)Mpa

设备问题:密封失效、腐蚀划痕

治理位置:端面法兰密封面

端面法兰直径:1200mm

配合面形式:平面配合

介质:高温蒸汽

温度:250-300℃

垫圈类型:铜垫圈

5.3、现场图片

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6、结语

博科思高温密封剂采用油脂是天然的饱和与不饱和脂肪酸甘油脂的混合物,严格筛选粉料种类及搭配粒度级配。在高温环境下博科思不与金属发生黏结,它是在预紧螺栓力的作用下,依靠其超细固体粉料将缝隙填满,并保持内聚力使密封膜不破裂而产生密封效果的。这是比黏结型密封更为先进的密封理念,而且在后期检修时非常容易清除。博科思高温密封剂应用工艺简单,密封效果显著,十分具有推广应用价值。