于愛軍(中海石油中捷石化有限公司運(yùn)行四部，河北 黃驊 061101)

0 引言

我國(guó)自改革開放以來，伴隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的調(diào)節(jié)以及精細(xì)化工的發(fā)展，全國(guó)各地為適應(yīng)市場(chǎng)需求，一個(gè)個(gè)煉廠拔地而起，石油煉化企業(yè)進(jìn)入一個(gè)井噴期，初期由于預(yù)緊力標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范要求和監(jiān)管意識(shí)不足，導(dǎo)致煉廠關(guān)鍵的密封點(diǎn)泄漏，存在巨大安全隱患，達(dá)不到企業(yè)安全生產(chǎn)的條件，逐漸突顯預(yù)緊力標(biāo)準(zhǔn)化在煉化行業(yè)的重要意義。

1 預(yù)緊力標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)施工的意義

1.1 保證施工質(zhì)量合格

法蘭螺栓預(yù)緊力標(biāo)準(zhǔn)化是保證法蘭密封性能的一項(xiàng)重要工作，傳統(tǒng)的預(yù)緊是通過人力進(jìn)行，螺栓預(yù)緊中， 只能靠感覺確認(rèn)，無法直接知道每個(gè)螺栓預(yù)緊力的大小，從而導(dǎo)致預(yù)緊力不能均勻的作用于密封墊，使密封墊片產(chǎn)生不均勻變形，影響密封效果及產(chǎn)生泄漏。對(duì)法蘭螺栓實(shí)施法蘭緊固作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化[1]，將更為廣泛地使用力矩工具按標(biāo)準(zhǔn)化施工過程緊固螺栓，這一改變?nèi)〈艘酝毡椴捎脗鹘y(tǒng)的人力緊固方式，按以下步驟進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)不合格的需按規(guī)定再次緊固或拆卸，設(shè)定抽檢力矩為最終力矩的90%，若轉(zhuǎn)動(dòng)，力矩值低于目標(biāo)值的90%證明不合格；若不轉(zhuǎn)動(dòng)，設(shè)定抽檢力矩為最終力矩的110%：(1)此時(shí)若不轉(zhuǎn)動(dòng)，力矩值超過目標(biāo)值的110%，還是不合格；(2)若轉(zhuǎn)動(dòng)，證明力矩值在目標(biāo)值90%～110%，此時(shí)方為合格。此方案優(yōu)勢(shì)在于可以精確的達(dá)到預(yù)設(shè)的預(yù)緊力、螺栓不再跟轉(zhuǎn)，使緊固速度加快、螺母不再在法蘭面上轉(zhuǎn)動(dòng)，減少摩擦、一體式驅(qū)動(dòng)器將反作用力均勻的分解到墊圈與設(shè)備結(jié)合面，不用額外的反作用力支點(diǎn)、緊固過程中消除了對(duì)螺栓的側(cè)向力和彎矩、緊固過程無需手扶，消除了傳統(tǒng)液壓扳手操作隱患。經(jīng)過這幾個(gè)步驟，使密封墊片均勻受力，也使施工方式變得更為安全、快捷、有效。利用力矩緊固工具提高螺栓的扭矩精度，使每個(gè)螺栓預(yù)緊力標(biāo)準(zhǔn)化。保證施工質(zhì)量合格。例如某煉廠在一次大檢修過程中對(duì)一個(gè)塔進(jìn)行封人孔作業(yè)，當(dāng)作業(yè)完成驗(yàn)收合格后，裝置進(jìn)行開工作業(yè)，前兩次試密未發(fā)現(xiàn)問題，但是當(dāng)最后進(jìn)行引料開工后，全塔一共13個(gè)人孔全部存在泄漏，最后只能終止進(jìn)料對(duì)泄漏的人孔全部重新緊固，嚴(yán)重影響了企業(yè)整體的開工進(jìn)度。

1.2 加快施工進(jìn)度

在施工過程中，經(jīng)常遇到分組施工人員在條件相當(dāng)?shù)那闆r下施工進(jìn)度不同步，嚴(yán)重影響整體施工進(jìn)度，并且存在很多安全隱患，例如某煉廠在檢維修過程中，由于施工人員配合不默契，導(dǎo)致碰傷事故。廣泛地使用力矩工具按標(biāo)準(zhǔn)化施工過程緊固螺栓，能夠保證施工進(jìn)度的同時(shí)也能消除人為原因造成的安全隱患。為現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度提供良好的條件。如某煉廠在上次檢修過程中使用人力對(duì)人孔緊固導(dǎo)致一個(gè)人孔泄漏，進(jìn)行緊急打卡子處理，但是由于人孔上封蓋上有掛耳，不是標(biāo)準(zhǔn)的圓形面，必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量定制卡具來保證卡具的合格，從而進(jìn)行緊急堵漏，此次檢修吸取往年的教訓(xùn)，使用專業(yè)的力矩工具對(duì)法蘭密封面、密封件、緊固件回裝、力矩值校驗(yàn)檢查共189對(duì)，通過修復(fù)、整改、返工以及其他手段進(jìn)行消除或者補(bǔ)償。檢修結(jié)束裝置區(qū)域氣密一次性通過，密封面合格率達(dá)到100%，裝置投料開車后，管理范圍內(nèi)的法蘭運(yùn)行正常(數(shù)據(jù)見圖1)。

圖1 法蘭氣密結(jié)果統(tǒng)計(jì)

1.3 對(duì)螺栓進(jìn)行預(yù)緊

為了確保螺栓連接的可靠性， 螺栓的緊力需達(dá)到一定的要求。緊力過小不能保證法蘭連接的嚴(yán)密性和牢固性，所以，絕大多數(shù)螺栓在連接裝配時(shí)都要進(jìn)行預(yù)緊，其目的在于增強(qiáng)連接的剛性、緊密性、防松能力及防止受橫向載荷的螺栓連接的滑動(dòng)。當(dāng)然，緊力過大，又可能引起螺栓本身塑性變形，在工作中會(huì)使螺栓損壞，所以螺栓預(yù)緊力的大小，應(yīng)按要求的預(yù)緊力進(jìn)行。

一般要求螺栓的預(yù)緊力不能超過螺栓材料的彈性極限，并有一定的安全裕度。具體來說，其大小通常是根據(jù)螺栓組受力和連接的工作要求來決定的。設(shè)計(jì)時(shí)不僅要保證所需達(dá)到的預(yù)緊力，又不應(yīng)使連接的結(jié)構(gòu)尺寸過大。對(duì)于螺栓預(yù)緊力的大小，其值應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或制內(nèi)造廠編制的安裝技術(shù)規(guī)程，一般規(guī)定擰緊后螺紋連接件的預(yù)緊應(yīng)力不得大于其材料屈服點(diǎn)蟲的80%。而如無具體數(shù)值時(shí)，可按下式選擇：

式中：σ0=(0.5～0.7)σs；F0為螺栓容的預(yù)緊力(N)；σs為螺栓材料的屈服極限(N/mm2)；As為螺栓公稱應(yīng)力截面積(mm2)；σ0為螺栓材料的屈服點(diǎn)(N/mm2)。

2 預(yù)緊力標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)煉廠安全生產(chǎn)的意義

2.1 防止事故的發(fā)生，保護(hù)環(huán)境

石油煉化企業(yè)設(shè)備運(yùn)行過程中，由于壓力波動(dòng)和溫度變化的影響，法蘭連接處的密封失效的最初原因就是預(yù)緊力不均勻造成的[2]，目前石油煉化企業(yè)發(fā)生的法蘭泄漏事故中有80%是由于預(yù)緊力不當(dāng)造成的，由于某些突發(fā)性法蘭泄漏的意外情況導(dǎo)致事故的發(fā)生使有毒有害化學(xué)物質(zhì)大量泄漏，或伴隨火災(zāi)、爆炸產(chǎn)生大量有害氣體，從而在較大范圍內(nèi)造成比較嚴(yán)重的環(huán)境污染、水源污染，甚至?xí)廴竞恿鲝亩鴶U(kuò)大危害范圍，破壞生態(tài)環(huán)境，同時(shí)在事故處理過程中滅火劑和泄漏有害物質(zhì)混合造成污染，消防污水導(dǎo)致的次生災(zāi)害。通過對(duì)每個(gè)螺栓進(jìn)行施加均勻預(yù)緊力，可以保證密封墊片均勻受力，極大的降低了設(shè)備運(yùn)行過程中由于壓力波動(dòng)和溫度變化造成密封失效從而引發(fā)泄漏導(dǎo)致事故的發(fā)生，保護(hù)環(huán)境。

2.2 保護(hù)設(shè)備，降低生產(chǎn)成本

設(shè)備是化工煉油行業(yè)的根本，設(shè)備投資占比很大，設(shè)備的正常運(yùn)行是最大的降本增效，設(shè)備法蘭正常穩(wěn)定的運(yùn)行是保證設(shè)備壽命的前提條件，石油煉化企業(yè)中一旦出現(xiàn)法蘭泄漏，伴隨而來的就是事故的產(chǎn)生，一般的泄漏通常采取的緊急措施就是打卡子，打卡子只是緊急補(bǔ)救措施，不能消除安全隱患，而且價(jià)格昂貴，給正常的生產(chǎn)帶來隱患，嚴(yán)重的一旦發(fā)生事故，會(huì)直接影響設(shè)備的壽命，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致設(shè)備報(bào)廢，直接會(huì)導(dǎo)致企業(yè)的正常運(yùn)營(yíng)，除去需要重新購(gòu)置更新的設(shè)備外，企業(yè)停工停產(chǎn)帶來的損失不可估量。鑒于以上因素，使法蘭密封標(biāo)準(zhǔn)化將會(huì)大大減少法蘭密封面泄漏的概率，降低打卡子的頻率，消除裝置因?yàn)榇蚩ㄗ有纬傻陌踩[患，有效的提高了設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行的效率，隱形的提高了設(shè)備的使用壽命，保證設(shè)備安全運(yùn)行的同時(shí)減少了企業(yè)因?yàn)樵O(shè)備問題造成的停工停產(chǎn)。

2.3 軸承剛度隨預(yù)緊力的變化

趨勢(shì)隨著軸承預(yù)緊力的增加，軸承徑向剛度變大，使得主軸系統(tǒng)的加工精度和工作效率有明顯提高，改善了主軸的工作性能。因此，在實(shí)際工礦中，在允許的范圍內(nèi)提高預(yù)緊力是有重大實(shí)際工程意義的。但是，隨著預(yù)緊力的增高，軸承溫度增高，軸承生熱也會(huì)增加，進(jìn)而使得主軸系統(tǒng)溫度提高，嚴(yán)重影響軸承的工作壽命和主軸的工作性能。因此，在溫升允許的條件下，盡量的提高預(yù)緊力是涉及主軸傳動(dòng)系統(tǒng)需要考慮的一個(gè)重要因素[3]。

3 結(jié)語

預(yù)緊力標(biāo)準(zhǔn)化可以規(guī)范人們對(duì)法蘭螺栓緊固作業(yè)，定扭矩，保證密封面長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)行，推動(dòng)石油煉化行業(yè)平穩(wěn)迅速的發(fā)展，提高我國(guó)石油煉化行業(yè)在國(guó)際中的地位。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)的社會(huì)化程度越來越高，技術(shù)要求越來越復(fù)雜，生產(chǎn)協(xié)作越來越廣泛。法蘭密封面往往涉及成套裝置，甚至整個(gè)企業(yè)。這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的接連接，客觀上要求必須在質(zhì)量使生產(chǎn)活動(dòng)保持零泄漏。這就必須通過制定和執(zhí)行預(yù)緊力標(biāo)準(zhǔn)化，使各生產(chǎn)部門保證生產(chǎn)有條不紊地進(jìn)行。隨著石油化工企業(yè)逐漸走向大型化，要從真正意義上實(shí)現(xiàn)設(shè)備長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行，保障法蘭零泄漏，還需要全面提高對(duì)螺栓預(yù)緊力均勻載荷的控制。預(yù)緊力標(biāo)準(zhǔn)化在企業(yè)安全生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用，保證石油化工企業(yè)節(jié)約時(shí)間、人員、經(jīng)濟(jì)成本，保證煉廠安全平穩(wěn)高效的運(yùn)行，避免事故的發(fā)生而造成企業(yè)的損失和職工生命受到威脅，提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，為企業(yè)安全生產(chǎn)及良好發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)保障。