石油化工裝置的設(shè)備和管道法蘭密封問題, 不僅涉及到節(jié)能和環(huán)境污染問題, 更重要的是關(guān)系到裝置的長周期運轉(zhuǎn)。隨著煉油化工工藝技術(shù)的進步,要求生產(chǎn)運轉(zhuǎn)周期越來越長, 工藝操作條件越來越苛刻, 使得設(shè)備和管道的法蘭泄漏問題更加突出, 近年來應(yīng)用高溫預(yù)緊碟簧技術(shù)在治理法蘭密封泄漏方面取得了很好的效果。

根據(jù)統(tǒng)計，造成法蘭密封泄漏的原因, 50% ～ 80%是由于螺栓預(yù)緊力下降導(dǎo)致密封的失效。一般地,螺栓原始施加的預(yù)緊力使螺栓有一定的伸長, 并使墊片產(chǎn)生一定的壓縮量 ( 形成一定的比壓 ), 但由于介質(zhì)溫度變化、介質(zhì)壓力變化或機械振動等原因, 將使螺栓松弛, 預(yù)緊力發(fā)生變化, 密封比壓下降而引起密封泄漏。以溫度變化為例, 在初期介質(zhì)溫度升高首先引起法蘭的膨脹, 使墊片壓縮量增加;隨著溫度分布均勻, 螺栓溫度升高后螺栓膨脹, 會導(dǎo)致預(yù)緊力的下降。例如, 如果墊片壓縮量為0.15 mm, M 16× 100 mm的螺栓在溫度升高 135 ℃時會膨脹伸長 0.16 mm, 從而導(dǎo)致預(yù)緊力全部消失, 密封完全失效。

針對螺栓預(yù)緊力松弛這一問題, 可在法蘭螺栓兩側(cè)安裝一種彈性機械元件——預(yù)緊碟簧。碟簧在設(shè)計時要充分考慮各種力, 確保設(shè)計的碟簧預(yù)緊力和變形關(guān)系曲線處于有效區(qū)域。

碟簧由于其的壓縮回彈性能, 可以提供動態(tài)的預(yù)緊力, 補償法蘭螺栓由于熱脹冷縮、振動等引起的螺栓預(yù)緊力松弛。如同上例, M 16 ×100 mm 螺栓增加 20813材質(zhì)碟簧后, 初始預(yù)緊力矩為 162.7N m, 碟簧壓緊行程為 0.28 mm, 溫度升高 135 ℃后引起的螺栓伸長由兩側(cè)碟簧變形補償, 剩余碟簧變形量為 0.2 mm , 相應(yīng)地螺栓預(yù)緊力矩為 118 N m , 只減少了 28%, 依然能夠保證密封的效果。