天然气管道法兰泄漏故障处置方案的探讨

　　摘要：针对天然气管道法兰泄漏事件，介绍三种常用法兰外漏的处理方案，重点介绍了法兰封堵夹具的原理、安装方法和注意事项。分析三种方案的适用条件、优缺点，探讨如何安全、环保、经济的处理法兰外漏。
　　主题词：天然气管道、法兰、泄漏、紧固、夹具、密封
　　
　　天然气长输管道运行中，天然气泄漏严重威胁管道的运行安全，其中法兰泄漏是常见故障之一。法兰泄漏是由于法兰紧固螺栓松动，法兰密封组件失效等原因造成天然气泄漏。在发生法兰天然气泄漏后，不同情况下应选用不同处置方案。本文介绍以下三种常用处理法兰外漏的方案，并分析方案的适用条件、优缺点供同仁参考。
　　一、直接紧固法兰
　　法兰的直接紧固方式是指以螺栓连接的故障法兰所在管段天然气放空至常压后，直接紧固法兰螺栓，解决法兰天然气外漏的处置方法。
　　1、适用条件：直接紧固法兰多用于非干线法兰外漏处理。如站内的法兰泄漏，通过流程切换或短时间停输后，放空故障段的天然气（天然气放空量较小），在常压下对法兰进行紧固后，充压检测。对由于法兰螺栓松动引起的法兰泄漏处置非常有效。
　　2、优点：直接紧固法兰方法的特点是简单、快捷。
　　3、缺点：处理法兰泄漏成功率相对较低，只适用于因螺栓松动引起天然气泄漏的法兰处置，由于多数情况下不能准确判断是法兰螺栓松动，还是法兰密封组件失效故障，为了避免重复放空造成的损失，在放空量较大的干线管道不宜采用。
　　二、更换密封组件
　　更换密封组件是指对故障法兰所在管段天然气放空至常压后，拆除法兰螺栓，更换密封组件（如金属缠绕垫、钢圈等），然后对法兰进行紧固处理。
　　1、适用条件：站内法兰泄漏经直接紧固无效的法兰；干线管道法兰泄漏事件中，干线可以停输检修的情况。
　　2、优点：法兰泄漏事件处置成功率高。
　　3、缺点：处置干线管道法兰泄漏时，需要管道停输，而且放空量很大，造成很大的经济损失。
　　三、制作法兰夹具，带压堵漏
　　在干线天然气管道发生法兰泄漏时，虽然可以采用第二种方法处置，但随着国家对安全、环境保护的高度重视以及经济的快速发展，为避免干线停输、大量天然气放空造成很大的经济损失，对环境造成污染，带压堵漏技术越来越广泛地被采用，以下重点介绍法兰堵漏夹具（如图1）技术的应用。
　　
　　图1：法兰堵漏夹具图
　　1、法兰堵漏夹具原理
　　法兰堵漏夹具是带状的两个半圆金属圆环通过尾端两条螺栓固定在发生泄漏的法兰上，带状的半圆金属圆环内侧边缘各有一道密封条，在法兰圆周中间形成一个环形的密闭空间，通过夹具上安装的注脂咀注入密封脂，由注脂枪（泵）挤压密封脂至密闭空间形成完全密封，从而实现带压封堵泄漏法兰，消除天然气泄漏。密封条与法兰接触面可容忍的最大裕量为0.8mm左右。如图2所示。
　　
　　图2：法兰堵漏夹具示意图
　　2、夹具的选型
　　对于标准法兰（包括压力等级和尺寸），法兰夹具生产商一般有标准的法兰堵漏夹具。如非标法兰，堵漏夹具要根据压力等级和实际测量尺寸数据进行制作。
　　3、密封圈和润滑济的选型
　　安装前，需润滑全部曝露在夹具内侧的密封条，下表中列出了推荐使用的润滑剂以及各种不同材质密封圈（条）的最大温度极限，如表1所示。

　　注：温度极限只对密封条材质适用，与压力等级无关。
　　表1：密封圈、润滑剂选择对照表
　　4、密封脂的选用
　　在天然气管道中，一般采用SP-Seal3164系列密封脂注入夹具中，达到密封的效果。在购买夹具时，应根据管道的压力、温度等数据选择配套的密封脂和注脂枪。
　　5、现场安装
　　（1）将法兰夹具装配到法兰上：使夹具正好在两个法兰面缝隙中间并匹配。
　　（2）在夹具尾端安装上螺杆和螺母，用手拧紧。
　　（3）根据扭矩图表的指示，所有螺栓和螺母都应严格按照扭矩图表中的数值拧紧。在拧紧螺栓的过程中，尽量做到两侧的缝隙一致，这样可以获得最佳的紧固效果。（扭矩图表见表2）
　　　说明：当Cf摩擦系数等于0.08的时候，我们认为螺栓和螺母处于干净、活动自如、无瑕疵且使用高牌号石墨螺纹润滑油润滑过的状态；当Cf摩擦系数等于0.15的时候，我们认为螺栓和螺母处于干净、活动自如、无瑕疵且使用普通设备润滑油润滑过的状态；上述扭矩值是最低的安全值。
　　（4）安装完成后，需根据扭矩表对应的数值检查两个半圆夹具环尾端连接螺栓是否已完全拧紧。两个半圆夹具环尾端的缝隙应在1/8－3/16英寸之间（3－5mm）为宜。
　　（5）注脂：每一套法兰堵漏夹具环上都至少有一个或多个注脂咀（阀）。当将注脂咀卸下前，要关闭注脂阀。当注脂咀卸下后，如果需要，在安装过程中打开注脂阀后，可使管线中输送的介质从排气孔排出，起到排气的作用。关闭注脂阀并重新将注脂咀装上。注脂前，请确定注脂阀处于打开状态。将注脂枪与注脂咀接好，通过注脂咀慢慢向法兰堵漏夹具环内注脂，直到密封脂已充满整个夹具为止。注脂应先从离泄漏点最远处注脂咀注入，逐渐靠近泄漏点，直至泄漏停止。
　　6、注意事项
　　（1）安装区域的法兰表面应首先清理干净，做到无涂层和毛茬。
　　（2）如果泄漏量较大，作业前应在夹具上安装旋塞阀，并使旋塞阀处于开启状态，操作人员应站在上风口，并持续检测可燃气体浓度，必要时现场使用防爆鼓风机，确保作业现场的安全。
　　（3）如需要密封的表面缝隙不均或腐蚀严重。这样的情况就需选用很粗糙的密封脂。此类密封脂无法通过标准的注脂咀注入，但可通过注脂阀直接注入。
　　7、法兰夹具堵漏技术的优点
　　（1）堵漏过程中可带压不影响设备、装置及管线的正常运行。
　　（2）堵漏过程中不需动火，保证安全。
　　（3）堵漏过程中不需对泄漏部位作任何处理，消除泄漏快速简便。
　　（4）新的密封结构易拆卸，不破坏原来密封面。
　　（5）减少天然气放空而造成的环境污染，快速安全隐患。
　　（6）操作简便迅速、时间短、费用低、经济效益高。
　　8、法兰夹具堵漏技术的缺点
　　由于密封脂本身的原因和/或出于某一特定应用，法兰泄漏有可能重新出现。所以法兰夹具堵漏适合不能停输状况下的一种紧急处置方案。管道需要停运检修、停输放空时，建议按照第二种方案进行处置，彻底消除安全隐患。
　　结束语：本文介绍了三种法兰泄漏常用的处置方案，为快速、安全、环保、经济的处理法兰泄漏事件提供参考。建议天然气管道运营单位根据所属干线管道法兰压力等级、尺寸等数据，提前定做相应的法兰堵漏夹具，以备应急使用。