石油化工裝置由法蘭接口引發的泄漏事故也在不斷的增多，給裝置運行造成很大的危害，本文通過分析引起法蘭泄露的原因，引入法蘭管理的概念，提出具體的過程管控措施以及合理的螺栓 緊固載荷計算方法，提高法蘭安裝質量，降低法蘭泄露的發生率。

石油化工裝置中，工藝管道就像人身體中的血管一樣，錯綜復雜，而且介質大多是有毒有害的，保證管道施工質量就成了工程質量控制的重點。提到管道施工質量可能最先想到的就是管道焊接質量，然而，在石油化工裝置中壓力管道的連接方式除了焊接連接，還大量采用了法蘭連接方式，法蘭螺栓數量龐大且工況復雜，近些年由法蘭 接口引發的泄漏事故也在不斷的增多，所有的泄漏事故中約有 18%的泄漏事故都是由于法蘭接口泄漏引起的，因此，控制法蘭安裝質量，加強法蘭管理就尤為重要。

1 引起法蘭泄漏的主要原因

引起法蘭泄漏的原因有很多，而在施工階段 引起法蘭泄漏的主要原因有以下幾個方面：

1）法蘭、墊片等密封面的破壞；

2） 墊片或者螺栓等材料用錯，不能滿足管道運行的操作條件；

3） 法蘭偏斜引起泄漏；

4） 緊固不規范造成墊片損壞；

5） 由于緊固載荷不夠，不能使墊片達到密封性能；6）由于緊固載荷過大，造成墊片潰爛。

2 防止法蘭泄漏的控制措施

綜上所述，由產生法蘭泄漏的原因可知，要確保法蘭不泄漏，就要通過嚴格的法蘭過程管控程 序保證法蘭、墊片的安裝質量以及選擇合適的緊 固載荷使墊片能夠達到良好的密封性能。下面將 從法蘭過程管理及緊固載荷計算兩大方面介紹控 制措施。

2.1

2.1 法蘭過程管理

2.1.1 人員培訓及管理

所有參與法蘭管理的人員必須經過培訓后持 證上崗作業，嚴禁無證操作，培訓分為理論培訓和實操培訓。理論培訓由專業工程師負責向操作人員授課，講授法蘭管理的理論知識。實操培訓主要 是要在現場對專職操作人員進行系統的實際操作培訓，包括整體的質量控制流程，設備使用技巧。

2.1.2 材料管理

材料管理包括法蘭、緊固件及墊片的管理， 所有材料要做好到貨驗收工作，確保材料本質合 格。材料的驗收要求如下：

1）所有材料要有質量證明文件，文件內容符 合設計及規范要求。

2）法蘭到貨后，應逐件檢查法蘭密封面，密封面應完整，不得有銹蝕和徑向劃痕等缺陷。

3）法蘭的外緣應有規定的標識，且與質量證明文件相符。

4）檢查合格后的法蘭，應放在室內進行保管，并做好防銹蝕處理。

5）檢修工程中，法蘭打開后，應組件檢查法蘭密封面狀況，清理影響密封的雜質；

6） 緊固件到貨后確保緊固件的螺紋應完整，無劃痕、無毛刺、無銹蝕等缺陷；如果螺紋不完整，嚴禁使用。

7）緊固件檢查合格后，螺紋表面需要涂抹螺紋保護劑，且螺紋部位涂抹均勻。

8）纏繞式墊片到貨驗收，不得有松散、翹曲現象，其表面不得有影響密封性能的缺陷。

9） 檢維修工程中法蘭拆卸后需要利用的螺栓，應采取先集中清洗、后檢查再利用的原則。清洗時要檢查螺紋有無損傷，螺母能否順利旋合到螺柱的任意位置，不合格螺栓禁止采用。

2.1.3 設備選用

根據螺栓規格不同，使用不同的擰緊設備，主要采用手動力矩扳手、電動力矩扳手和液壓扳手。力矩≤1000N·m 的螺栓可采用手動力矩扳手進行緊固，力矩大于 1000N·m 的螺栓推薦使用電動力矩扳手或者液壓扳手進行緊固，可配套沖擊扳手進行初緊，以提高初緊效率。

2.1.4 法蘭安裝

1）法蘭安裝前，要對法蘭密封面及墊片進行檢查確認，確保沒有影響密封性能的缺陷，且要清除法蘭密封面的保護油脂。

2）連接法蘭的螺栓應能自由穿入。

3）法蘭螺栓安裝方向、外露長度應一致。

4）用手擰緊螺母，確保螺母能在螺柱上轉動順暢。

5）法蘭安裝不能偏斜，法蘭密封面的平行度要滿足規范要求。

2.1.5 螺栓緊固

法蘭連接螺栓應對稱順序擰緊，緊固力矩值需要分級進行增加，直到獲得最終要求的扭矩，具體的步驟如下：

步驟 1：用手帶緊螺母，用手動扳手初步緊固，同時要控制好法蘭平行度。

步驟 2：按 30%最終力矩值上緊螺栓，采用對稱法緊固，核實法蘭間距以確保一致性。

步驟 3：按 60%最終力矩值上緊螺栓，采用對稱法緊固，核實法蘭間距以確保一致性。

步驟 4：以目標力矩值上緊螺栓，采用對稱法緊固，核實法蘭間距以確保一致性。

步驟 5：繼續以目標力矩值緊固螺栓，采用順序緊固，最終核實法蘭間距以確保一致性。按照上述步驟對法蘭螺栓緊固完成后，用記號筆沿著螺柱/螺母的端面畫上十字交叉線，如有條件可在法蘭上系掛標識牌，標識牌上標注好管線號、法蘭編號、目標力矩值、操作人及操作時間等。

2.2

螺栓緊固載荷計算

選擇合適的緊固載荷也是法蘭管理的重點， 目前國內規范及文獻資料中沒有一個統一的、標 準的計算方法，給出的大多是一個固定的緊固力 矩值，然而緊固力矩并不應該是一個固定值而是一個區間值，一是要保證法蘭連接口達到密封性 能，二是要保證墊片不被破壞及螺栓不被拉斷或 失效；

另外，螺栓緊固力矩也不是很精確的數值，從力矩計算公式：

T=KFd 來看，式中：T 為力矩，K 為扭矩系數（一般取 0.1~0.2），F為預緊力，d為螺栓公稱直徑，扭矩系數K是個變化值，這和螺紋結合面的光滑度、螺母與法蘭端面的光滑度以及是否采用潤滑都相關，扭矩系數的變化對力矩 值的影響很大，因此，為了減少誤差應保證預緊力的計算準確。

2.2.1 按墊片性能計算預緊力

1）操作狀態下按照墊片最小壓緊力，計算單 個螺栓緊固需要的最小載荷 Fo , 公式為：Fo=(F+ Fp)/n，式中：F為操作狀態下內壓引起的總軸向 力，Fp 為操作狀態下最小墊片壓緊力，n為螺栓 數量，F及 Fp 的計算方法參照 GB150.3。

2）預緊狀態下按照墊片最小壓緊力，計算單個螺栓緊固需要的最小螺栓載荷 Fg1，公式為：Fg1=Fa/n，式中：Fa 為預緊狀態下最小墊片壓緊 力，計算方法參照 GB150.3。

3）按照墊片的最大允許應力，計算單個螺栓緊固需要最大螺栓載荷 Fg2，公式為：Fg2=(Sg×Ag)/n，式中：Sg 為墊片最大允許應力，Ag 為墊片密封面積。

2.2.2 按螺栓允許應力計算預緊力

按照螺栓允許應力，分別計算單個螺栓緊固需要的最小螺栓載荷 Fb1 和最大螺栓載荷 Fb2；公式為：Fb1 =0.25 ×Rel ×Ab，Fb2 =0.7 ×Rel ×Ab；式中：Rel為螺栓屈服強度，Ab為螺栓應力截面積。

2.2.3 綜合比較

分別確定單個螺栓緊固需要的最小載荷 Fmin 和最大載荷 Fmax：

Fmin=max(Fo,Fg1,Fb1)

Fmax=min(Fb2,Fg2)

2.2.4 計算螺栓緊固力矩區間值 Tmin，Tmax

Tmin=k×Fmin×d

Tmax=k×Fmax×d

2.3

質量過程控制要點

2.3.1 安裝前檢查

重點檢查管內潔，法蘭面、墊片是否有損傷，并對螺栓與墊片材質、規格進行檢查是否與設計 圖紙一致。對于銹蝕的法蘭密封面，可采用手動鋼 絲刷或其他手動工具除銹，且用清洗劑去除污漬， 檢查其密封面的狀況，嚴重損傷的法蘭密封面不 予使用。對于檢維修裝置，法蘭拆卸后檢查法蘭密 封面情況，如有損壞要進行更換。

2.3.2 法蘭螺栓緊固后質量檢查

法蘭螺栓緊固完成后，項目質檢人員按照報 檢記錄對螺栓力矩、法蘭平行度進行抽查，合格后 簽字確認。

2.3.3 試壓校驗

管道試壓是檢驗法蘭密封性能的一個重要手段，在試壓過程中要著重檢查每對法蘭的密封性能，確保法蘭無泄漏；試壓過程的法蘭密封性能檢 驗要做到以下幾點：

1）若發現法蘭有泄漏，嚴禁帶壓緊固，檢查好泄漏點，做好標記，泄壓后進行處理；

2）泄壓后，復核法蘭平行度和螺栓的緊固力 矩，如若平行度不符，松開張口端對面的螺栓，重新進行調整法蘭平行度，并按照螺栓緊固步驟重新進行緊固；如若只是螺栓力矩不滿足要求，可以直接按照目標力矩進行緊固；

3）法蘭調整后，再重新進行試壓檢驗，再次試驗以不泄漏為合格，并重新對法蘭螺栓進行標記；若還有泄漏，必須泄壓后打開法蘭，檢查法蘭密封 面及墊片，更換新的墊片，法蘭密封面若是損壞， 進行更換或者在線修復，缺陷消除后，再次試壓檢 驗，直到校驗合格后，對法蘭螺栓進行標記。

3 結束語

根據上述理論和數據分析可看出管道法蘭管理是一個系統性工程，將涉及法蘭密封效果的相關因素綜合考慮，包括法蘭組對、密封面狀況、密封墊片質量、螺栓正確使用與扭矩值控制、工藝操作條件變化等。只有通過嚴格過程管控，加強材料管理并且嚴格控制緊固載荷，才能有效的避免法 蘭可能出現的泄漏風險。

審核編輯 ：李倩