输油管道站场法兰应力检修应对和应力消减方法

作者：大熊7123 | 发布时间：2023-01-23 08:52:48 收藏本文下载本文

一、贵州输油部情况介绍：

贵州输油部负责国家管网集团华南公司西南成品油管道贵州段的运行和管理。贵州段管道总长917公里，设7个输油站、1个减压站和30座阀室，途经贵州省黔南州、贵阳市、贵安新区、安顺市、黔西南州、六盘水市、遵义市7个市（州）。管道输送采用单管密闭顺序输送工艺，可同时输送0#柴油、92#汽油、95#汽油等；控制系统采用国际先进的SCADA远程、站控和就地三种控制方式，远程控制设在广州，光通信采用自建光缆或租用公网等形式实现。

输油部**站的主要功能：某某站为西南成品油管道顺序输送第*站，该站主要由收球区、计量区、主输泵区、发球区和泄压罐等区域组成。输送油品为上游**站来油（0#柴油、92#汽油、95#汽油）进入本站经过滤器、主输油泵加压，经出站调节阀调节压力后向下站输送。另外，在进站端主输泵入口汇管前设有配套油库下载油品的下载管线、阀门和质量流量计等设备。该站可实现如下流程功能：正输流程、越站流程、油品下载流程、清管流程、泄压回注流程、污油收集流程。

二、应力集中在输油站工业管道设备上的主要危害：

应力集中是应力在固体局部区域内显著增高的现象。多出现于尖角、孔洞、缺口、沟槽以及有刚性约束处及其邻域。应力集中会引起脆性材料断裂；使脆性和塑性材料产生疲劳裂纹。在应力集中区域，应力的最大值（峰值应力）与物体的几何形状和加载方式等因素有关。局部增高的应力值随与峰值应力点的间距的增加而迅速衰减。由于峰值应力往往超过屈服极限而造成应力的重新分配，所以，实际的峰值应力常低于按弹性力学计算出的理论峰值应力。

反映到输油站场工业管道流程上，具体有两个方面的影响：一是对于静设备来说，应力集中不利于后期设备维修，以**站出站阀为例，应力集中的情况下更换，导致越站止回阀因应力集中而出现复产后的法兰密封面渗漏；二是对于动设备来说，应力集中于输油泵进出口管线的话，将导致泵运行时的振动超标，长期的泵振动超标将导致密封失效而引发泄漏。

三、案例分析：**站出站阀在应力情况下的更换复盘。

1.基本情况：

**站出站阀EOV015内漏更换处理，针对存在的应力拆装，制定详细的方案，组织抢维修队进行该阀门的更换作业。但在次日引压测试中发现越站止回阀NRV0992（应力释放需要拆此法兰）靠外管道侧油流方向5至6点钟位置出现渗漏。

（局部工艺流程图）

2.检修过程

EOV015法兰为DN400、PN10MPa，八角垫的厚度是21mm，嵌入槽内14mm。EOV015后段是出站管线连接在发球筒MOV016，前段是出站调节阀PV006段直管，并排连着的是越站管线，前后没有扩张力。经过专业现场评估，计划拆松越站止回阀NRV0992靠外管道侧法兰释放应力，方可更换此阀门。

作业的主要内容是：

① 拆卸越站线止回阀NRV0992靠外管道侧法兰，取出垫片（八角垫）检查更换。

② 拆卸EOV015两侧法兰，更换。

③ 扭紧EOV015靠外管道侧法兰，放置另外一侧八角垫，暂不扭紧。

④ 因检查NRV0992八角垫不能使用，更换了新的八角垫，利用撑开器放正垫片后，将EOV015靠外侧打紧一颗螺栓，观察NRV0992的垫片是否移动，未发现移动后，按照螺栓紧固十字交叉法，对照某品牌液压扳手说明书（3100PSI）要求打紧。

⑤ 次日凌晨5：30时，输油站接到调度中心通知启输后开始引压，站场检查发现止回阀NRV0992法兰油流方向5至6点处渗油，每分钟约20滴，压力2.8mpa。

⑥ 输油部接到报告后，立即组织现场保运队伍紧急使用液压扳手按照3800PSI（100%）对法兰进行紧固。

⑦ 紧固一圈后发现还有轻微渗油。现场紧急讨论决定在渗油的5-6点钟方向的对面11-12点钟方向的6到8颗螺栓松开2圈，再在渗油点方向用3800PSI扭矩紧固，11-12点钟方向只用3100PSI扭矩紧固，启输后在出站压力升高至8.7MPa（接近设计压力）至今，未发现渗漏。

3.原因分析

① 管道施工初期，安装不符合规范要求，特别是针对八角垫法兰，安装初期要留有垫片插取的合理间距。

② 液压扳手在使用过程中是按照厂家给出的是法兰无应力使用力矩，如果遇到实际过程中有应力情况下，应该根据法兰的应力分布来设置扭力平衡。

4. 整改措施

① 严格规范验收，按《GB50184-2011 工业金属管道工程施工质量验收规范》标准，做好管道设备安装验收。

② 针对有应力的法兰回装，不能简单的按照常规的《法兰紧固维检修作业卡》执行，要结合法兰面受力情况，采取对应的扭力来平衡，否则很容易出现垫片压不紧压不均匀的情况。

四、应力消减的两种方法：

（1）源头控制，从施工安装初期开始，严格按规范要求控制。

1.主控项目

1.1管道与设备的连接应在设备安装定位并紧固地脚螺栓后进行，管道安装前应将内部清理干净。

检验数量：全部检查。

检验方法：观察检查，检查设备安装记录或中间交接记录。

1.2对不允许承受附加外荷载的动设备，管道与动设备连接质量应符合下列规定：

管道与动设备连接前，应在自由状态下，检验法兰的平行度和同心度，当设计文件或产品技术文件无规定时，法兰平行度和同心度允许偏差应符合表1.1的规定。

检验数量：全部检查。

检验方法：采用塞尺、卡尺、直尺等检查。

表 1.1 法兰平行度和同心度允许偏差

机器转速（r/min）	平行度（mm）	同心度（mm）
＜3000	≤0.40	≤0.80
3000～6000	≤0.15	≤0.50
＞6000	≤0.10	≤0.20

1.3管道系统与动设备最终连接时，动设备额定转速大于 6000r/min 时的位移值应小于 0.02mm；额定转速小于或等于 6000r/min 时的位移值应小于 0.05mm。

检验数量：全部检查。

检验方法：在联轴器上架设百分表监视动设备位移。

1.4管道试压、吹扫与清洗合格后，应对管道与动设备的接口进行复位检查。

检验数量：全部检查。

检验方法：采用塞尺、卡尺、直尺等检查。

2.阀门安装

2.1安全阀的安装应符合下列规定：

2.1.1安全阀应垂直安装。

安全阀的出口管道应接向安全地点。

当进出口管道上设置截止阀时，截止阀应加铅封，且应锁定在全开启状态。检查数量：全部检查。

检查方法：观察检查。

2.1.2在管道投入试运行时，应按国家现行标准《安全阀安全技术监察规程》TSG ZF001 和设计文件的规定对安全阀进行最终整定压力调整，并应铅封。

检查数量：全部检查。

检查方法：观察检查，检查安全阀调整记录。

2.1.3阀门的型号、安装位置和方向应符合设计文件的规定。安装位置、进出口方向应正确，连接应牢固、紧密，启闭应灵活，阀杆、手轮等朝向应合理。

检查数量：全部检查。

检查方法：观察检查和启闭检查。

3.补偿装置安装

3.1补偿装置的规格、安装位置和方向应符合国家现行有关标准和设计文件

的规定。

检查数量：全部检查。

检查方法：对照设计文件、产品技术文件检查。

3.2“∏”形或“Ω”形膨胀弯管安装质量应符合设计文件的规定，并应符合下列规定：

安装前应按设计文件的规定进行预拉伸或预压缩，允许偏差为 10mm。

预拉伸或预压缩的焊口位置与膨胀弯管起弯点的距离应大于 2m。

水平安装时，其平行臂应与管线坡度相同，两垂直臂应相互平行。

铅垂安装时，应有排气及疏水装置。检查数量：全部检查。

检查方法：观察检查和尺量检查，检查管道补偿器安装记录。

3.3波纹管膨胀节的安装质量应符合设计文件的规定，并应符合下列规定：

波纹膨胀节安装前应按设计文件的规定进行预拉伸或预压缩，受力应均匀。

波纹管膨胀节内套有焊缝的一端，在水平管道上应位于介质的流入端，在铅垂管道上应置于上部。

波纹管膨胀节应与管道保持同心，不得偏斜和周向扭转。检验数量：全部检查。

检验方法：观察检查，检查管道补偿器安装记录。

（2）采取工程措施消减。（案例：某某站越站止回阀至越站阀间应力消除）

（现场案例图）

1.确认管间段内油品已排净，全关越站阀的出口法兰并加装临时盲板。

2.采用冷切割由止回阀与越站阀方向前3米处管段割断，进行管道切割前，应先拆除管道上的元件，用吊车吊住管道。切割过程中用长流水进行冷却。

3.拆除完成后，重新现场量尺寸下料准备焊接，按原工艺管线的现场尺寸进行管道的预制、组对与焊接。对管严格按照GB5054标准执行，法兰密封面与钢管中心线垂直，管径大于300mm时，允许偏差为±2mm.法兰连接时应保持平行，允许偏差小于法兰外径的1.5‰，且不大于2mm，垫片应放置于法兰密封面中心，不应倾斜或突入管内。法兰连接应与管道保持同轴，螺栓孔中心偏差不超过孔径5％，保持螺栓自由穿入。量尺寸下料时，应充分考虑管线热胀冷缩常态，留出余量，焊接时使用黄油墙在焊口前300mm处隔离油气。

4.主干线组对焊接完成后，进行排污管线、支管座安装及管道元件恢复。焊缝经外观验收合格后进行无损检测，评片标准采用NB/T 47013射线及超声波双百形式，Ⅱ级片以上焊缝合格。

5.焊缝检测合格，管线安装完毕后，进行试压，合格后拆除盲板，恢复管线。

五、应力情况下（紧急可接受）的法兰紧固作业方法

	带应力法兰(dn400)紧固维检修作业卡(推荐)			订单编号：通知单编号：
设备名称	XXX法兰			设备位号
开始时间	月日时分			结束时间	月日时分
检修负责人				检修内容	（按实际填写）
检修作业人员				监护人
工序	序号	内容			负责人	确认
000现场核查	001	检查本次作业工器具是否齐全和适用，譬如，梅花扳手、套筒扳手、扭矩扳手及液压扳手的尺寸是否覆盖作业螺母的尺寸，工具本身有无损坏。			检修负责人检修作业人员	( ) ( )
	002	检查垫片是新的且干净干燥的，垫片是否有缺陷和毁坏；旧垫片不能重复利用。			检修负责人检修作业人员	( ) ( )
	003	若更换新螺栓螺母，根据设备及管道设计要求检查螺栓螺母是否使用正确，规格尺寸是否满足要求。			检修负责人检修作业人员	( ) ( )
	004	检查螺栓螺母的螺纹和接触面有无污垢、铁锈、重皮、刻痕、毛刺、碎屑和其它在紧固过程中影响扭矩的外部物质，不允许用焊接或机加工方法修补螺栓。			检修负责人检修作业人员	( ) ( )
100风险分析	101	未按规定的扭矩紧固螺栓螺母，上紧扭矩不足引起法兰面贴合不紧或扭矩过大引起螺栓螺母损坏，导致密封面松脱等造成油品泄漏。			检修负责人检修作业人员输油站站长输油站技术员输油站安全员输油站监护人	( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )
	102	未按要求的顺序紧固螺栓螺母、导致密封不好，造成油品泄漏。
	103	垫片因规格尺寸、压力等级等选用不当，导致密封失效泄漏。
	104	工具选用不当，损坏螺栓或螺母。
	105	敲击扳手未充分固定，作业期间崩出，对维检修人员造成伤害。
	106	使用液压扳手时，操作人员的手未放在安全部位，被液压扳手挤伤。
	107	法兰螺栓紧固完毕后，未引压对紧固效果进行检查核实，因未紧固均匀导致油品泄漏。
200人员分工	201	检查作业处法兰两端的介质是否已经有效隔断或管道内的油品已排入干净。			检修负责人输油站人员	( ) ( )
	202	负责具体检修作业的工序安排，作业票据办理及现场突发事件处置等。			检修负责人输油站技术员	( ) ( )
	203	负责检修作业所需工器具、备品备件、消耗材料的准备，实施具体维护工作等。			检修作业人员	( )
300工具材料	301	劳保用品类	劳保着装、手套		检修作业人员	( )
	302	常用工具类	除锈剂、除漆剂、梅花扳手、敲击扳手、扭矩扳手或液压扳手、套筒、铜锤、铲刀、锉刀
	303	维修材料类	垫片、润滑剂、砂纸
	304	安全检测类	可燃气体检测仪
	305	特殊工具类
	306	其他	抹布、防爆对讲机等
400作业准备	401	安装前，再次确认使用的垫片尺寸及压力等级与法兰一致。			检修作业人员	( )
	402	检查法兰面是否存在划伤、腐蚀、毛刺等损坏情况；水纹线的凹痕、划痕深度超过 0.2mm，且覆盖面超过垫片密封面宽度一半时，法兰必须更换或者修复。
	403	法兰背面螺母支撑面应是平整、光滑的，检查法兰是否对中。
	404	对法兰（利旧的螺栓、螺母）进行清洁。
	405	核查、确认本次作业拧紧法兰螺栓时所需的扭矩。
	406	准备好灭火器、铜桶或铜盆及静电接地夹。
500作业步骤	501	对螺栓和螺母进行润滑处理，有必要时涂抹抗咬合剂。			检修作业人员	( )
	502	人工手动将螺栓放置在螺栓孔中，并拧上螺母。				( )
	503	法兰应对称紧固，进行紧固顺序编号，按照十字交叉法执行。				( )
	504	第一次紧固，使用梅花扳手或套筒扳手按十字交叉法编号顺序，人工手动预紧螺栓螺母。				( )
	505	第二次紧固，使用扭矩扳手或液压扳手，按照80%的紧固力矩对法兰面张力较大的2到4颗螺母紧固，再按照60%的紧固力矩对对角面2到4颗螺母紧固，然后按照十字交叉法对其他螺栓按照60%的紧固力矩紧固。				( )
	506	第三次紧固，使用扭矩扳手或液压扳手，按照100%的紧固力矩对法兰面张力较大的2到4颗螺母紧固，再按照80%的紧固力矩对对角面2到4颗螺母紧固，然后按照十字交叉法对其他螺栓按照80%的紧固力矩紧固。				( )
	507	第四次紧固，使用扭矩扳手或液压扳手，按照十字交叉，100%的紧固力矩按顺时针或逆时针方向依次紧固一遍所有的螺母，检查确认螺母已经紧固均匀到位。				( )
	508	检修现场恢复，收拾好作业工具。			检修负责人检修作业人员	( ) ( )
600试运验收	601	共同确认作业完成，作业设备或管线恢复投用后，引压检测法兰连接处是否存在渗漏。			检修负责人检修作业人员输油站技术员或安全员输油站监护人	( ) ( ) ( ) ( )
	602	螺栓螺母两端，每根螺栓是否至少露出 1-3 扣，螺纹在螺母外侧。
	603	关闭相关作业许可。