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首页 > 压力管道许可证 > GC类工业管道 > 高压管道连接件-卡兰的安装要点安装资质：高压管道连接件-卡兰的安装要点
引言
近年来，煤化工、核工业、航空及海洋等生产、制造行业高压、高温管道大量使用GRAYLOC（高压自紧）法兰密封形式，其优点是尺寸小、质量轻、强度高、韧性好、拆装便捷，尤其是其独特的金属密封使其在安全性能上远远优于其他法兰产品。笔者在神华鄂尔多斯煤制油分公司煤液化生产中心（以下简称煤液化生产中心）进行煤液化装置检修、保运时，根据该连接件的结构特点，研究出一套拆装方法，确保了管道、设备密封一次性气密合格，生产保运长周期正常运行。
结构介绍
煤液化生产中心中GRAYLOC 法兰多用在高温、高压管道及设备上，与传统法兰的区别主要在于其尺寸小、重量轻、强度高、韧性好、拆装便捷，更加适用于高温、高压部位的密封。整套法兰由金属垫圈、法兰、卡子、保护衬套以及专用螺栓螺母组成，如图1 所示。.png)
当管道受压时管体沿着纵向伸长，管道受拉，由于法兰有卡子固定，所以法兰部位不会随着受拉而张开；法兰的中间夹着垫片，垫片受到内部压力时产生向四周的放射状扩张变形，由于法兰的间隙不变，所以垫片和法兰之间产生压力，法兰密封性能随之提升。
必要性
管道安装质量差，管道存在较大应力，造成法兰错口；二是在长期高温、高压工况下管道变形，冷态下回装应力较大，导致法兰错口或法兰面间隙过大；三是金属垫圈与卡子不配套，垫圈压缩量小或垫圈椭圆度不符合要求，与法兰密封面接触不均匀；四是部分法兰紧固空间受限，造成螺栓紧固不均匀；五是拆卸时损坏金属垫圈或法兰密封面。在上述情况下法兰密封渗漏在所难免，一旦不能消除渗漏，将造成装置开工延误，甚至造成高温、易燃、易爆介质管道发生火灾、爆炸等事故，因此需要及时拆装法兰以消除渗漏。
拆装前准备
法兰拆装前，首先要熟悉其内部结构以及螺栓预紧力、操作压力等参数，提前准备好所需的工器具、设备等，确定好拆装方案，以提高工作效率，缩短拆装时间，提升拆装质量。经过施工实践和摸索总结出的具体施工准备工作如下：
（1） 通过核查法兰所在管道、设备资料、图纸等文件，计算出法兰质量、拆装扭矩、拉伸力等参数，确定好液压扳手、液压拉伸器、倒链、钢丝绳、吊装带、扳手等施工机具，准备好回装时所用的垫片等材料。
（2） 拆除影响法兰拆装的保温、伴热、仪表原件等管道、设备的附属设施，搭设好施工用脚手架，确认法兰所在的管道、设备已与系统隔离开且内部介质已置换吹扫干净。
（3） 依据设备、管道位置及现场环境，确定好挂倒链位置、拆装顺序以及施工中应特别注意保护的地方，制订好施工方案并对作业人员进行安全技术交底。
（4） 准备好螺栓松动剂以应对一些锈蚀严重及咬合较严重的螺栓拆除，同时准备好柴油、钢丝刷、毛刷，用于对拆除下来的螺栓进行清洗养护以方便回装，拆除下来的螺栓要保管好防止丢失，准备好耐高温抗咬合剂以备回装时使用。
（5） 不宜采用过大的拉力或扭力对法兰进行拆装，宜根据螺栓本身的参数进行计算或与使用方相关负责人进行沟通，确定螺栓分级紧固力矩。
（6） 根据设备或管道的操作温度，确定好螺栓热态紧固、冷态紧固的作业温度及次数。
施工方法
1.施工程序（见图2）.png)
2. 螺栓、卡子、金属垫拆除
（1） 使用倒链吊带先将法兰两侧管道或设备调整到应力最小状态，并且将金属卡子用倒链略施力捆绑，使用液压扭矩扳手进行螺帽的松动，拆松力矩可以适当增加，宜为锁紧力矩的1.5 ~ 2 倍。拆卸过程中要轮换松动，不宜将某一个螺栓一次松完，以避免其他螺栓卡死。使用液压扭矩扳手完成拆卸后再用敲击扳手将螺母拆除，并将螺杆抽出，抽出过程中需注意保护螺纹，避免磕碰现象发生。
（2） 金属卡子一般是上下对扣布置，拆除时宜遵循先下后上的顺序进行，拆除过程中需避免磕碰，以免造成金属卡子变形。
（3） 螺栓及卡子拆除完毕并保存妥当后进行金属垫及保护衬套的拆除工作。沿管道轴向布置倒链，缓缓将法兰口拉开，拉开过程中注意调整管道径向的倒链，保证法兰同心、法兰面平行，使金属垫及衬套处于自由状态。若出现卡涩现象应立即停止轴向拉伸，调整好同心度及平行度后再继续进行拆除。当拉伸到法兰间距基本适合取出金属垫及衬套时，及时做好金属垫及衬套的保护措施（推荐使用干净且结实的大块棉布在法兰口下方实施接取），做好金属垫及衬套的接取、保管及保护工作，及时对法兰口进行清理并采取保护措施。
3.回装前螺栓、法兰密封面及金属垫完好情况检查
回装前的检查确认工作必须由专业钳工进行，需要检查确认的项目包括：螺栓的完好程度、法兰密封面的完好程度、金属垫密封面的完好程度及压缩量。
（1） 螺栓的完好程度主要指螺杆和螺帽的螺纹完好度，以螺帽可自由活动、无卡涩为宜。若出现螺纹损坏情况，则根据损坏程度采取修复或更换螺栓的措施。
（2） 法兰密封面的完好程度由专业钳工进行确认，必要时使用红丹粉协助查验。密封面以无凸起、无影响密封性的贯穿划痕为准。若出现严重的贯穿划痕，可采取焊接修补后打磨或更换法兰的措施。
（3） 金属垫密封面若出现严重划痕不宜进行焊接处理（易造成局部过热变形影响密封），对于金属垫缺陷的处理宜采用手工打磨方法，若缺陷较严重则建议更换。密封垫的压缩量在整个法兰密封中起着重要的作用，若垫环平放到法兰表面时整个金属垫斜面全部在法兰密封槽内则表明该垫与法兰不匹配，已无法起到密封作用，需要根据法兰尺寸更换金属垫。
4.回装
GRAYLOC 法兰回装前，各项检查、修复工作均应完成，并经过相关部门确认。具备回装条件后，在法兰密封槽中均匀涂抹耐高温抗咬合剂，并保证涂抹完耐高温抗咬合剂的密封面不被杂物污染。将合适的金属垫和衬套放入，调整轴向及径向的倒链使法兰缓缓合口，合口过程中注意观察金属垫及衬套情况，杜绝强力安装以避免造成密封损坏。法兰合口到金属垫密封面与两侧法兰密封面之间间距均以接触但未夹紧为宜。金属垫及衬套到位后再次调整倒链，保证两法兰面相互平行，将铸铁卡子安放到位（安装前需将卡子内的杂物清除），并在卡子内受力位置涂抹耐高温抗咬合剂。调整卡子位置使两侧间距基本相同，穿入已清理检查完毕并已涂抹好耐高温抗咬合剂的螺栓，通过螺母预紧调整卡子两侧间距。使用液压扳手按照对角线的顺序将4 个螺栓锁紧，锁紧过程中要多次、少量提升锁紧力，不可一次锁紧到位，以25%、75%、100% 逐级施加锁紧力的顺序为宜。锁紧过程中要注意测量法兰两侧间隙及卡子两侧间
距，发现差别较大时及时调整紧固力。若达到锁紧力后法兰间隙及卡子间隙过小或无间隙，可初步判断认为金属垫及卡子无法起到应有的作用，此时应及时联系业主进行协商解决。
5.气密及热紧
高压系统检修完成后进行整体气密，先后经过氮气及氢气气密，气密升压升温过程中要对重点部位进行检测，确认无泄漏后方可继续进行温度和压力的提
升。如发现泄漏，需根据泄漏情况相应采取增加锁紧力或泄压处理的措施。为防止出现事故，氢气气密过程中所使用的工具必须是防爆工具。在系统升温过程中管道组成件会发生一定形变，需进行热态紧固，紧固次数及时机见表1。热态紧固时锁紧力不宜过高，以防止对螺栓造成伤害..png)
效果
开展QC活动前，由于尚未掌握适用的GRAYLOC法兰拆装技术，煤液化生产中心煤液化装置检修的渗漏率较高；其中2011 年装置检修法兰拆装共1 455 点，渗漏点80 处，渗漏率为5.50%。开展QC 活动后，通过采取本文所述的GRAYLOC 法兰拆装措施，该煤液化装置2012、2013 年两次检修的渗漏率大幅降低；其中2013 年装置检修法兰拆装共1 350 点，渗漏点7 处，渗漏率仅为0.52%，比2011 年的渗漏率（5.50%） 降低了4.98%。
结语
通过施工实践摸索总结，本文对GRAYLOC （高压自紧） 法兰拆装技术进行了较为详尽的阐述，如能合理运用该项技术并在实践中不断改进，相信一定会对工程进度、质量、安全以及成本控制起到积极的作用。
近年来，煤化工、核工业、航空及海洋等生产、制造行业高压、高温管道大量使用GRAYLOC（高压自紧）法兰密封形式，其优点是尺寸小、质量轻、强度高、韧性好、拆装便捷，尤其是其独特的金属密封使其在安全性能上远远优于其他法兰产品。笔者在神华鄂尔多斯煤制油分公司煤液化生产中心（以下简称煤液化生产中心）进行煤液化装置检修、保运时，根据该连接件的结构特点，研究出一套拆装方法，确保了管道、设备密封一次性气密合格，生产保运长周期正常运行。
结构介绍
煤液化生产中心中GRAYLOC 法兰多用在高温、高压管道及设备上，与传统法兰的区别主要在于其尺寸小、重量轻、强度高、韧性好、拆装便捷，更加适用于高温、高压部位的密封。整套法兰由金属垫圈、法兰、卡子、保护衬套以及专用螺栓螺母组成，如图1 所示。
必要性
管道安装质量差，管道存在较大应力，造成法兰错口；二是在长期高温、高压工况下管道变形，冷态下回装应力较大，导致法兰错口或法兰面间隙过大；三是金属垫圈与卡子不配套，垫圈压缩量小或垫圈椭圆度不符合要求，与法兰密封面接触不均匀；四是部分法兰紧固空间受限，造成螺栓紧固不均匀；五是拆卸时损坏金属垫圈或法兰密封面。在上述情况下法兰密封渗漏在所难免，一旦不能消除渗漏，将造成装置开工延误，甚至造成高温、易燃、易爆介质管道发生火灾、爆炸等事故，因此需要及时拆装法兰以消除渗漏。
拆装前准备
法兰拆装前，首先要熟悉其内部结构以及螺栓预紧力、操作压力等参数，提前准备好所需的工器具、设备等，确定好拆装方案，以提高工作效率，缩短拆装时间，提升拆装质量。经过施工实践和摸索总结出的具体施工准备工作如下：
（1） 通过核查法兰所在管道、设备资料、图纸等文件，计算出法兰质量、拆装扭矩、拉伸力等参数，确定好液压扳手、液压拉伸器、倒链、钢丝绳、吊装带、扳手等施工机具，准备好回装时所用的垫片等材料。
（2） 拆除影响法兰拆装的保温、伴热、仪表原件等管道、设备的附属设施，搭设好施工用脚手架，确认法兰所在的管道、设备已与系统隔离开且内部介质已置换吹扫干净。
（3） 依据设备、管道位置及现场环境，确定好挂倒链位置、拆装顺序以及施工中应特别注意保护的地方，制订好施工方案并对作业人员进行安全技术交底。
（4） 准备好螺栓松动剂以应对一些锈蚀严重及咬合较严重的螺栓拆除，同时准备好柴油、钢丝刷、毛刷，用于对拆除下来的螺栓进行清洗养护以方便回装，拆除下来的螺栓要保管好防止丢失，准备好耐高温抗咬合剂以备回装时使用。
（5） 不宜采用过大的拉力或扭力对法兰进行拆装，宜根据螺栓本身的参数进行计算或与使用方相关负责人进行沟通，确定螺栓分级紧固力矩。
（6） 根据设备或管道的操作温度，确定好螺栓热态紧固、冷态紧固的作业温度及次数。
施工方法
1.施工程序（见图2）
（1） 使用倒链吊带先将法兰两侧管道或设备调整到应力最小状态，并且将金属卡子用倒链略施力捆绑，使用液压扭矩扳手进行螺帽的松动，拆松力矩可以适当增加，宜为锁紧力矩的1.5 ~ 2 倍。拆卸过程中要轮换松动，不宜将某一个螺栓一次松完，以避免其他螺栓卡死。使用液压扭矩扳手完成拆卸后再用敲击扳手将螺母拆除，并将螺杆抽出，抽出过程中需注意保护螺纹，避免磕碰现象发生。
（2） 金属卡子一般是上下对扣布置，拆除时宜遵循先下后上的顺序进行，拆除过程中需避免磕碰，以免造成金属卡子变形。
（3） 螺栓及卡子拆除完毕并保存妥当后进行金属垫及保护衬套的拆除工作。沿管道轴向布置倒链，缓缓将法兰口拉开，拉开过程中注意调整管道径向的倒链，保证法兰同心、法兰面平行，使金属垫及衬套处于自由状态。若出现卡涩现象应立即停止轴向拉伸，调整好同心度及平行度后再继续进行拆除。当拉伸到法兰间距基本适合取出金属垫及衬套时，及时做好金属垫及衬套的保护措施（推荐使用干净且结实的大块棉布在法兰口下方实施接取），做好金属垫及衬套的接取、保管及保护工作，及时对法兰口进行清理并采取保护措施。
3.回装前螺栓、法兰密封面及金属垫完好情况检查
回装前的检查确认工作必须由专业钳工进行，需要检查确认的项目包括：螺栓的完好程度、法兰密封面的完好程度、金属垫密封面的完好程度及压缩量。
（1） 螺栓的完好程度主要指螺杆和螺帽的螺纹完好度，以螺帽可自由活动、无卡涩为宜。若出现螺纹损坏情况，则根据损坏程度采取修复或更换螺栓的措施。
（2） 法兰密封面的完好程度由专业钳工进行确认，必要时使用红丹粉协助查验。密封面以无凸起、无影响密封性的贯穿划痕为准。若出现严重的贯穿划痕，可采取焊接修补后打磨或更换法兰的措施。
（3） 金属垫密封面若出现严重划痕不宜进行焊接处理（易造成局部过热变形影响密封），对于金属垫缺陷的处理宜采用手工打磨方法，若缺陷较严重则建议更换。密封垫的压缩量在整个法兰密封中起着重要的作用，若垫环平放到法兰表面时整个金属垫斜面全部在法兰密封槽内则表明该垫与法兰不匹配，已无法起到密封作用，需要根据法兰尺寸更换金属垫。
4.回装
GRAYLOC 法兰回装前，各项检查、修复工作均应完成，并经过相关部门确认。具备回装条件后，在法兰密封槽中均匀涂抹耐高温抗咬合剂，并保证涂抹完耐高温抗咬合剂的密封面不被杂物污染。将合适的金属垫和衬套放入，调整轴向及径向的倒链使法兰缓缓合口，合口过程中注意观察金属垫及衬套情况，杜绝强力安装以避免造成密封损坏。法兰合口到金属垫密封面与两侧法兰密封面之间间距均以接触但未夹紧为宜。金属垫及衬套到位后再次调整倒链，保证两法兰面相互平行，将铸铁卡子安放到位（安装前需将卡子内的杂物清除），并在卡子内受力位置涂抹耐高温抗咬合剂。调整卡子位置使两侧间距基本相同，穿入已清理检查完毕并已涂抹好耐高温抗咬合剂的螺栓，通过螺母预紧调整卡子两侧间距。使用液压扳手按照对角线的顺序将4 个螺栓锁紧，锁紧过程中要多次、少量提升锁紧力，不可一次锁紧到位，以25%、75%、100% 逐级施加锁紧力的顺序为宜。锁紧过程中要注意测量法兰两侧间隙及卡子两侧间
距，发现差别较大时及时调整紧固力。若达到锁紧力后法兰间隙及卡子间隙过小或无间隙，可初步判断认为金属垫及卡子无法起到应有的作用，此时应及时联系业主进行协商解决。
5.气密及热紧
高压系统检修完成后进行整体气密，先后经过氮气及氢气气密，气密升压升温过程中要对重点部位进行检测，确认无泄漏后方可继续进行温度和压力的提
升。如发现泄漏，需根据泄漏情况相应采取增加锁紧力或泄压处理的措施。为防止出现事故，氢气气密过程中所使用的工具必须是防爆工具。在系统升温过程中管道组成件会发生一定形变，需进行热态紧固，紧固次数及时机见表1。热态紧固时锁紧力不宜过高，以防止对螺栓造成伤害.
开展QC活动前，由于尚未掌握适用的GRAYLOC法兰拆装技术，煤液化生产中心煤液化装置检修的渗漏率较高；其中2011 年装置检修法兰拆装共1 455 点，渗漏点80 处，渗漏率为5.50%。开展QC 活动后，通过采取本文所述的GRAYLOC 法兰拆装措施，该煤液化装置2012、2013 年两次检修的渗漏率大幅降低；其中2013 年装置检修法兰拆装共1 350 点，渗漏点7 处，渗漏率仅为0.52%，比2011 年的渗漏率（5.50%） 降低了4.98%。
结语
通过施工实践摸索总结，本文对GRAYLOC （高压自紧） 法兰拆装技术进行了较为详尽的阐述，如能合理运用该项技术并在实践中不断改进，相信一定会对工程进度、质量、安全以及成本控制起到积极的作用。
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