法兰泄漏失效原因分析_张良
蒸汽管道法兰泄漏原因分析及对策
蒸汽管道法兰泄漏原因分析及对策摘要：某些蒸汽管线呈现相对明显的泄漏状态，以至于减损了管道运行能够达到的综合实效性。
企业针对上述泄漏风险有必要及时着手进行整改，以消除管道泄漏问题。
关键词：蒸汽管道；法兰泄漏；原因；对策1管道法兰泄漏的原理受到高温作用给蒸汽管道带来的干扰与影响，法兰连接系统很可能将会表现为突然失效的状态。
管道设备如果处在频繁性的温度波动或者压力波动状态下，管道失效风险将会表现得尤其明显。
同时，蒸汽管道由于受到垫片失效或者螺栓失效带来的影响，法兰连接系统也可能会丧失其应有的实效性。
例如，针对减温减压系统的蒸汽管道，在具体在查看时，发现了相对较多的管道泄漏点。
对于泄漏点再次予以精确的查看，通过观察可见泄漏点密封方式为缠绕垫片，因此很难探明其中涉及到的泄漏规律性。
法兰泄漏呈现分散性的趋向，其中的泄漏点并非集中于单一的位置上。
在整个管道装置的范围内，很多蒸汽法兰都出现了特定幅度的法兰泄漏状态，其中包含DN350mm的法兰口径。
泄漏点一旦产生，则有可能在较短的时间里迅速冲击法兰面，以至于很难全面消除泄漏影响。
如果运用注胶包套的方式，内部的法兰密封面还可能沿着特定的路径出现再次泄漏。
此外，蒸汽可能会沿着螺栓的特定位置出现泄漏，对此需要频繁进行补胶的处理。
2法兰泄漏的原因2.1不同程度的螺栓受力如果管道内部的螺栓处于不同状态中，那么与之相应的螺栓受力也会表现出差异性，其中典型性的受力状态应当包含开车状态、安装状态和操作状态。
受到上述影响，螺栓就可能呈现特定幅度的形态改变。
例如，受到内压力的显著影响，螺栓整体上就会呈现特定幅度的变形。
在这其中，关键性的系数应当包含刚性系数与其他系数。
刚性系数代表的是法兰以及螺栓二者的刚度系数，此外还涉及到螺栓本身的预紧力、操作荷载、螺栓的伸缩量、螺栓承受的外部拉力等。
如果要降低处在正常工作状态中的螺栓的总载荷，应视情况来调整现有的法兰刚性系数。
这是因为螺栓刚度如果表现为相应的减小趋势，会增大其现有的柔韧度。
焦化装置高温法兰泄漏原因分析及解决措施
炭塔部 位属 于 间歇式 操作 ， 存在 冷热 交替 现象 ， 温
稳 运行 ， 对 大油气 线法 兰采 取 了定期 紧 固 、 打 卡子
度呈周期性变化 。由于设备在冷热交替的工况下 运行 ， 高 温部位 的 垫 片 由 于老 化 导 致 强度 降低 并
产生蠕 变 松弛 ； 螺 栓 伸 长量 变 大 或 发 生蠕 变 变 形
注胶等方法进行处理。虽能维持生产， 但不能彻 底 解 决高 温法 兰漏 油 ， 部分 螺 栓 孔 处 出 现 了渗 油 （ 见图 １ ） ， 成为影响装置安全运行的重大隐患。
图 １ 渗 漏 法 兰
２ 法 兰密封 机理
小变 形 。 ４ 螺栓预 紧 力核算 最 近几 年 垫 片 行 业 引 进 了很 多 新 型 密 封 材 料， 垫片 失效 渗 漏 的现象 越 来 越 少 。但 要 根 据 高
温法 兰 给定 的工 艺 条 件 （ 工艺介质、 工 作 温 度 和 压力 、 公 称直径 ） 进行 具 体 地 分析 ， 即必 须 对 法 兰 的预 紧 和操作 两种 状态 进行 分析 。
泄漏 的发 生 。
法兰 泄漏 的原 因主 要 是 垫 片 的失 效 渗 漏 ， 或 者是 垫片 与法 兰密封 面 间 的间隙泄 漏 。焦 化高温 部 位 的法 兰泄漏 多数 为 垫片 与法 兰密封 面 出现 间 隙所 导致 。为 防 止 法兰 因 出现 间 隙 而 泄漏 ， 法 兰 不 仅 要满 足强 度要 求 ， 还 要 满足 不 泄 漏 的法 兰最
林肖
（ 中 国石 化 青 岛石 油 化 工 有 限责 任 公 司 ， 山东 青 岛 ２ ６ ６ ０ ４ ３ ）
铁路货车制动管法兰接头漏泄原因分析及预防措施
铁路货车制动管法兰接头漏泄原因分析及预防措施1. 引言1.1 研究背景铁路货车是运输货物的重要工具，其制动系统是保障列车安全行驶的关键部件。
在铁路货车的制动系统中，制动管法兰接头是连接各个部件的重要部分，负责传递制动指令和气压。
在实际运行过程中，制动管法兰接头偶尔会出现漏泄现象，造成列车制动效果不佳，甚至存在安全隐患。
针对铁路货车制动管法兰接头漏泄问题，需要深入分析其原因并提出有效的预防措施。
了解漏泄问题的根源可以帮助我们更好地保障列车的安全运行，减少意外事件的发生。
本文将对制动管法兰接头漏泄的原因进行详细分析，同时提出一系列有效的预防措施，以期提高铁路货车的运输安全性和稳定性。
通过对铁路货车制动管法兰接头漏泄问题的研究，可以为相关部门提供参考，指导制定更加科学合理的运输管理政策。
通过加强对制动管法兰接头的维护和管理，能够提高列车的运输效率和安全性，保障货物和乘客的安全。
【研究背景】1.2 研究目的本研究旨在分析铁路货车制动管法兰接头漏泄的原因，并提出相应的预防措施，以提高运输安全性和减少事故发生的可能性。
通过深入研究制动管法兰接头漏泄的原因，可以有效地预防和减少漏气带来的危险，保障铁路货车运输的安全性和稳定性。
本研究旨在通过加强对制动管法兰接头的维护与保养，提高其质量和稳定性；积极推行定期检查和润滑保养制度，确保制动管法兰接头的正常运行；加强对制动管法兰接头的安装和操作规范，减少人为因素导致的漏气风险。
通过本研究的目的，可以有效提高铁路货车运输的安全性和可靠性，降低事故发生率，保护人民生命财产安全。
2. 正文2.1 铁路货车制动管法兰接头漏泄原因分析铁路货车制动管法兰接头漏泄是造成货车制动系统失效的重要原因之一，可能导致严重的运输事故。
造成制动管法兰接头漏泄的原因主要包括以下几种情况：1. 制动管法兰接头老化损坏：长时间使用以及外界环境因素的影响，制动管法兰接头可能会发生老化、裂纹或损坏，导致漏气现象。
中法兰结构阀门外漏原因分析及中法兰螺栓预紧力计算
中法兰结构阀门外漏原因分析及中法兰螺栓预紧力计算摘要：剖析了中法兰结构阀门在使用工况下发生外漏的原因，阐述了解决阀门中法兰处外漏的设计思路和方案。
详解了中法兰处螺栓预紧力的设计计算过程及计算公式。
关键词：螺纹螺旋角；螺栓预紧力；螺栓载荷；螺纹摩擦角1 概述在火力发电机组上，常常用到关断类和调节类的阀门，来实现打开或关断线路，以及调节系统流量和压力的功能来保证系统的正常运行。
无论是关断类还是调节类型的阀门都设计有中法兰的结构形式。
中法兰阀门设计结构简单，零部件少，制造成本低。
但是，中法兰处却极易出现阀门外漏的现象，导致正在运行的机组不得以进行带压堵漏的危险操作，直接影响到系统或机组的安全运行。
2 中法兰外漏原因分析导致中法兰外漏的原因有三方面：一方面是密封件质量不合格，高温性能不合格，密封性能失效导致外漏的发生；另一方面是阀体和阀盖止口的机加尺寸和粗糙度不合格，密封面失效导致外漏的发生；最后一方面也是最重要的一个因素，阀门装配时，所施加的螺栓预紧力不够，未达到密封件密封所需要的初始预紧力，导致阀门外漏。
螺栓预紧力往往是设计者所忽略的方面。
多数设计者在设计过程中未进行中法兰螺栓预紧力的计算，未在装配图纸中明确给出。
下面，就影响中法兰外漏的主要因素，详解关于中法兰螺栓的预紧力计算方法。
3 中法兰螺栓预紧力的设计计算火电领域的中法兰结构阀门，一般多采用缠绕式垫圈来保证阀门的密封，所以需要提供一定的预紧力来压紧密封件，保证其密封性能的实现。
以DN100，PN20调节阀中法兰的设计为例，设计结构图见图1。
图13.1 缠绕垫圈基本密封宽度缠绕垫圈基本密封宽度b0为b0=（d1-d2）/4 （1）式中 b0——基本密封宽度，mmd1——缠绕垫圈接触的外径，mmd2——缠绕垫圈接触的内径，mmd1=158mm，d2=130mm，所以，由式（1）可求得，b0=7mm。
3.2 缠绕垫圈有效密封宽度因为b0>6.4mm，所以缠绕垫圈有效密封宽度b为b=2.53× （2）式中 b——有效密封宽度，mmb0=7mm，所以，由式（2）可求得，b=6.69mm。
换热器法兰密封面垫子失效原因分析及解决方法
换热器法兰密封面垫子失效原因分析及解决方法1. 前言长输管线沿线各站使用的浮头式换热器经常发生刺漏,马5中转站安装投运的两台ＢＥＳ700型浮头式换热器投运不到8个月,浮头法兰、管箱法兰垫失效刺漏达4次之多,其中最严重的一次,泄漏的原油从蒸汽管路进入锅炉锅筒中,直接影响了长输管线的正常运行。
更换垫子时发现:①拆卸1#换热器浮头盖法兰密封面上有一处撞击形成的凹坑,凹坑周边约有1/2凸起。
2#换热器浮头盖法兰密封面上有五处撞击形成的凹坑,多数凹坑周边约有1/2以上凸起;②目测浮头管板密封面在管束处高,周边低;③按图纸要求,换热器垫片使用的是ＪＢ/Ｔ4720—92橡胶石棉垫,符合图纸要求;④浮头管板边缘管束焊缝离密封面距离6～8ｍｍ。
2.换热器法兰密封面垫子失效刺漏的原因分析2.1温度的影响马5中转站担负着每日1200ｍ3原油液量的外输任务,为顺利地把原油输送到距其8 2ｋｍ的黄珏联合站,要求出换热器原油的温度为60～70℃。
(1)温度对材质性能的影响。
马5中转站换热器浮头盖与浮头管板的密封是两块钩圈钩卡在管板背面,形成卡钩法兰,用螺栓连接,卡钩法兰是整体加工后切成两瓣。
钩圈、螺栓等材料在使用过程中,因长期处在100～120℃的高温的环境下,其机械性能降低,还会发生蠕变和应力松弛现象(同质的钩卡不同的部位其热胀量也不同),使螺栓的拉紧力减小。
导致法兰对垫子的压紧量减小而刺漏。
(2)温度对垫片的影响。
马5中转站换热器法兰使用的是耐油石棉橡胶板做的垫子,垫片长期在55～120℃的高温作用下会使其老化而失去弹性造成垫子漏失。
(3)温度差的影响。
换热器法兰、筒体、螺栓、管箱、垫片之间存在温度差,使各部分热胀冷缩不均,导致马5中转站换热器法兰垫子泄漏。
(4)热疲劳的影响。
换热器在工作过程中,受反复加热和冷却,使之产生较大的热应力,特别是螺栓反复受此力作用,结构遭到破坏,螺母松动拧紧力减小,致换热器法兰垫子泄漏。
2.2压力波动的影响1)马5中转站定期用1000ｍ3事故罐底水,大排量对8 2ｋｍ的长输管线进行清蜡,或上游来水量增加,因此当管线内输大量水时,其粘滞阻力减小,外输干压减小,此时产生压力波动,压力波动量约为0 15～0 25ＭＰａ。
铁路货车制动管法兰接头漏泄原因分析及预防措施
铁路货车制动管法兰接头漏泄原因分析及预防措施1. 引言1.1 背景介绍铁路货车制动管法兰接头漏泄是造成列车运行安全隐患的一个重要问题，制动管法兰连接处的漏气会影响列车的制动效果，导致车辆制动不灵活，甚至发生制动失效的情况。
在铁路运输中，货车的制动系统是确保列车行驶安全的关键之一，因此及时发现和解决制动管法兰接头漏气问题对于维护铁路运输安全至关重要。
随着铁路货运量的增加和列车运行速度的提高，制动管法兰接头漏气问题日益凸显。
而造成制动管法兰接头漏气的原因也多种多样，包括车辆老化、法兰连接不严密、操作不当等因素。
这些因素如果得不到有效控制和预防，将会给列车运行带来严重的安全隐患。
本文旨在对铁路货车制动管法兰接头漏泄的原因进行分析，并提出相应的预防措施，以期能够有效提高列车的制动系统稳定性和安全性，保障铁路货运运输的顺利进行。
1.2 研究目的研究目的是为了深入分析铁路货车制动管法兰接头漏泄的原因，探讨针对性的预防措施，旨在提高铁路货车运行的安全性和可靠性。
通过对车辆老化、法兰连接不严密、操作不当等多种因素进行细致分析，并提出定期检查维护、增强员工培训、引入先进技术等多种预防措施，以减少接头漏泄事故的发生，保障铁路货车运输的顺利进行。
本研究旨在为铁路货车相关部门提供科学依据和实用建议，促进铁路货车运输的安全和稳定发展。
2. 正文2.1 铁路货车制动管法兰接头漏泄原因分析铁路货车制动管法兰接头漏泄是铁路运输中常见的问题，其主要原因可以归纳为车辆老化、法兰连接不严密和操作不当三个方面。
车辆老化是造成制动管法兰接头漏泄的主要原因之一。
随着货车使用时间的增长，车辆零部件会出现磨损、老化等现象，导致法兰接头密封性能下降，从而产生泄漏。
法兰连接不严密也是导致漏泄现象的原因之一。
在安装过程中，如果法兰连接处未正确安装或紧固不到位，就会导致制动管法兰接头泄漏。
操作不当也会导致制动管法兰接头漏泄。
例如操作人员在连接法兰时没有按照正确的操作步骤进行操作，或者连接处有异物干扰，都会影响法兰的密封性能，从而造成漏泄。
法兰的密封与泄漏
法兰的密封与泄漏【摘要】在石油化工装置中，法兰连接是管道、管件、阀门、仪表、设备等自身和相互实现连接的最常见、最重要的连接形式。
本文探讨了管法兰的泄漏及在设计工作中应注意的问题。
【关键词】法兰；垫片；螺栓；泄漏0.概述石油化工装置中，法兰连接是管道、管件、阀门、仪表、设备等自身和相互实现连接的最常见、最重要的连接形式之一。
连接法兰主要依靠其连接螺栓产生的压紧力，通过法兰垫片达到足够的工作密封比压来阻止管道内介质外漏，实现密封。
这种连接虽具有拆卸方便且不用动火等特点，但因其本身的结构特点，处理不当就会造成泄漏，不仅会造成资源浪费，而且还污染环境，甚至造成人员伤亡及财产损失。
因此，探讨管法兰的泄漏对于设计工作具有较好的现实意义。
1.法兰的密封与泄漏法兰的密封原理。
法兰连接，确切地说应该是螺栓、法兰、垫片连接，其密封是靠三者的协同作用来实现的。
其中垫片是实现密封的核心部件。
1.1密封机理通过螺栓的预紧力，是垫片和法兰密封面之间产生足够的压力，使垫片表面产生的变形足以填补法兰密封面的微观不平度，达到密封的目的。
为达到上述目的所作用到垫片上的最小单位压紧力，称为比压力Y。
当管系达到操作压力时，在内压的轴向作用力的作用下，两片法兰呈现分开的趋势，螺栓将产生弹性或塑性变形，作用在垫片上的压紧力将减少。
当作用在垫片有效截面上的压紧力减小到某一临界值时，仍能保持密封。
这时垫片上的剩余压紧力即为垫片的有效紧固力，当有效紧固力小到某一临界值以下时，就会发生泄漏，甚至能使垫片错位。
因此，垫片的有效紧固力必须大于管系的操作压力，垫片的有效紧固力与管系的工作压力的比值称为垫片系数m。
两片法兰密封面之间的距离，在操作状态要比初始状态大，这时候垫片与法兰密封面的紧密性是靠垫片的回弹力来保证的。
可以这么说，在初始密封阶段，垫片的表面塑性变形填补法兰密封面的微观不平度起决定作用的；而在操作状态下法兰的密封，垫片内部的弹性回复起主导作用。
2024年石油液化气球罐根部法兰泄漏的处(2篇)
2024年石油液化气球罐根部法兰泄漏的处石油液化气罐的泄漏是极为危险的事故。
近年来，随着液化气使用的增多，液化气罐由于超温、超压、液位失控、材料破坏等造成的泄漏、着火、爆炸事故屡有发生。
例如xx年3月5日，西安市煤气公司液化石油气站储罐区发生液化气泄漏燃爆事故，造成参加抢险的消防干警和职工13人死亡，30多人受伤，直接经济损失477万元。
液化气储罐容易发生泄漏事故的关键点有根部排污阀、液相管、压力表连通管和液位计管的第1道阀门法兰口和储罐根部短管接口处。
这些位置一旦泄漏，极易造成无法控制的局面，应重点防范。
要防止泄漏，就要做好定期检查、检测，把好充装关，坚决不能充装太满；我国北方地区的液化气罐应考虑冬季储罐根部阀门的伴热保温问题。
小的液化气的泄漏一般不易发现，只有当大量泄漏时，才能见到白雾或听到“嘶嘶”声。
如果在法兰盘上或阀门上有白霜，就要特别警惕。
因为液化气蒸发造成的局部降温，会使空气中的湿气冻结成霜；大量泄漏时，也会使容器上结霜；如地上出现“水印”，也要提高警惕。
西安液化气爆炸事故，其直接原因是球罐底部排污阀法兰密封面泄漏。
事故当日16时38分，工人巡线检查中发现液化气从一座400m3球罐底部阀门的法兰处喷出，罐内压力约2Mpaa左右，管理所立即组织职工进行堵漏抢险。
16时51分，119报警中心接到报警。
16时57分，消防中队赶到现场。
消防队员与职工一起继续使用浸湿的棉被堵漏，用高压水龙驱散地面液化气，并采取了倒罐等措施。
尽管水很快结冰，使泄漏有所减弱，但是液化气仍不断泄漏。
液化气扩散面积越来越大，使液化气站笼罩在一片高30cm白茫茫的浓雾中。
18时50分，发生第1次爆炸，巨大的火球腾空而起，火势蔓延到整个罐区。
19时25分，发生第2次爆炸，20时，发生第3次爆炸。
最终引发2台400m3球罐爆裂燃烧，临近3台100m3卧罐稳定燃烧。
直到3月6日6时，火势和险情才得以基本控制。
这次事故暴露出两点问题：一是指挥员没有处理这类高压容器泄漏的经验，现场指挥不力。
法兰或罐体根部泄漏原因和封堵技术分析
法兰或罐体根部泄漏原因和封堵技术分析发布时间：2021-08-30T17:15:20.893Z 来源：《城镇建设》2021年第4月第11期作者：郭磊[导读] 本文对化工生产和储运设备中的罐体、法兰等部件根郭磊天津安固密封技术有限公司天津市 300384摘要：本文对化工生产和储运设备中的罐体、法兰等部件根部焊口位置泄漏原因进行分析，整理评估了根部泄漏传统带压封堵处置技术的可行性，描述了一种针对根部泄漏的应急处置新型快速封堵技术。
关键词：根部；泄漏；堵漏；带压封堵；应急；在危险化学品生产、运输、储存和经营过程中，承压设备中管线、罐体和阀门等部件都需要通过焊接或法兰进行连接，甚至法兰也需要与管道焊接后再利用螺栓连接固定。
所以，承压管线系统中不仅焊缝数量多，而且每处焊缝均需要较高的质量要求，是承压设备安装过程中的重要环节，管线焊缝焊接质量直接决定了成品装置在后期使用过程中的安全性。
因此，焊缝位置也是承压装置中的薄弱位置，是泄漏事故的易发位置。
承压设备中罐体、法兰等部件与管道的主要连接形式为焊接，通常将罐体或法兰与管道连接处称为根部，根部焊缝同样极易发生泄漏。
相较于直管段焊缝的泄漏事故，根部泄漏具有成因复杂、不易预防、易扩大、封堵难度大且效果差等特点，多数传统的带压封堵技术无法快速、有效的对罐体根部和法兰根部焊口泄漏进行封堵。
然而，承压装置中的带压介质通常是具有危险性的化学品，其在发生泄漏事故后迅速扩散，污染环境的同时易造成人员中毒、火灾、爆炸等事故，因此对根部泄漏的处置亟需一种快速有效的封堵装置。
1.泄漏原因分析在实际的化工生产储运中，泄漏事故发生的原因主要由于承压设备连续化生产、储存、运输和使用过程中因老化、故障或意外事故等原因产生泄漏通道，介质压力大于设备外大气压时，内部介质就会泄出设备。
现针对法兰或罐体根部的泄漏原因分析如下：1.1介质腐蚀承压设备内部介质为具有腐蚀性的化学品时，在长期使用中介质对设备会造成一定程度的腐蚀。
铁路货车制动管法兰接头漏泄原因分析及预防措施
铁路货车制动管法兰接头漏泄原因分析及预防措施【摘要】铁路货车制动管法兰接头漏泄是铁路货车运行中常见的问题之一，影响着货车的正常运行和运输效率。
本文通过对铁路货车制动管法兰接头漏泄原因的深入分析，揭示了制动管法兰接头密封不良、螺纹松动等因素导致漏泄的具体原因。
针对这些问题，提出了一系列有效的预防措施，包括加强检查维护、定期更换密封件、加强螺纹固定等方面。
通过采取这些预防措施，可以有效地减少铁路货车制动管法兰接头漏泄的发生频率，提高货车的运行效率和安全性。
本文的研究对于解决铁路货车制动管法兰漏泄问题具有一定的参考价值，同时也展望了未来的研究方向，希望能为铁路货车运输行业的发展做出贡献。
【关键词】铁路货车、制动管法兰、接头、漏泄、原因分析、密封不良、螺纹松动、预防措施、铁路运输、安全性、维护、检修、制动系统、工程技术、铁路运输安全、预防措施实施。
1. 引言1.1 背景介绍铁路货车制动系统是铁路运输中的重要组成部分，制动管法兰接头作为制动系统中的关键部件，其密封性能直接影响着货车的行车安全。
由于使用环境复杂和长期磨损等因素的影响，制动管法兰接头存在着漏油现象，严重影响了货车的正常运行。
为了确保货车制动系统的可靠性和安全性，有必要对制动管法兰接头的漏油原因进行深入分析，并提出相应的预防措施。
通过对铁路货车制动管法兰接头漏油现象的研究和整理，我们发现，制动管法兰接头的漏油主要原因包括接头本身密封性能不佳、接头螺纹松动等。
这些问题的存在会直接导致制动系统的漏油现象，严重影响了货车的制动效果和安全性能。
1.2 研究目的：本文旨在深入分析铁路货车制动管法兰接头漏泄的原因，探讨制动管法兰接头密封不良以及螺纹松动的具体原因，提出相应的预防措施，以便及时有效地解决铁路货车制动管法兰接头漏泄问题，保障铁路运输的安全与顺利进行。
通过对相关实例的分析和总结，可以为铁路货车制动管法兰接头漏泄问题的识别和解决提供参考，为铁路运输行业的安全发展做出贡献。
法兰泄漏失效原因分析_张良
Zhang Liang，Luo Jinheng，Li Jinfeng，Dong Baosheng （ CNPC Tubular Goods Ｒesearch Institute，Xi'an Shaanxi 710077，China） Abstract： The reasons of a leak flange were analysed by magnetic particle inspection，chemical composition analysis，hardness test， metallographic examination and scanning electron microscopy． The results show that the original crack is main reason resulted in flange leakage． The original crack is formed before the mcirostructure decarburization． It is suggested that detecting this original crack by magnetic particle inspection． Key words： flange； leak； decarburization； original crack
图 6 断口表面形貌（ a） 及其能谱图（ b） Fig． 6 Surface appearance （ a） of the fracture and its energy spectrum （ b）
图 7 法兰裂纹附近形貌 Fig． 7 Appearance of flange near the crack
高压阀门法兰泄漏原因分析及带压处理
高压阀门法兰泄漏原因分析及带压处理摘要：高压阀门在氧化铝的生产流程中被广泛使用，尤其是高压溶出生产工序中有大量的高压阀门，用于矿浆和其他流体的输送，这些阀门小到可以用于小型设备的润滑油、压缩空气的输送，大到数吨重的工业管道阀门。
在氧化铝生产流程中的阀门耐用于各种介质，如高温矿浆、蒸汽、水和空气等各种流体，在输送过程中，由于介质温度、压力、腐蚀、振动及内部制造缺陷的影响，生产过程中不可避免地会出现泄漏现象，而这些泄漏又给生产造成巨大的被动，因此如何处理这些泄漏成为当务之急。
关键词：高压阀门；法兰泄漏；原因；处理措施；分析引言：氧化铝生产流程中有大量的高、中压矿浆阀门应用，这些阀门在经过多年的使用后由于输送的矿浆的冲刷磨损、管道各种应力变化、运行中的震动等原因造成阀门法兰普遍存在一些轻微的渗漏现象，这些渗漏的阀门如果不进行更换或者解体更换密封部件是难以根治的。
1.高压阀门高压阀门已被广泛应用于超硬材料制造、化学工业、石油化工、加工技术、等静压处理、超高静压挤压、粉末冶金、金属成形以及地球物理、地质理学研究等领域。
可用于控制空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品、液态金属和放射性介质等各种类型流体的流动。
启闭件是一个圆盘形的阀板，在阀体内绕其自身的轴线旋转，从而达到启闭或调节的目的。
超高压技术已被广泛应用于超硬材料制造、化学工业、石油化工、加工技术、等静压处理、超高静压挤压、粉末冶金、金属成形以及地球物理、地质理学研究等领域。
可用于控制空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品、液态金属和放射性介质等各种类型流体的流动。
启闭件是一个圆盘形的阀板，在阀体内绕其自身的轴线旋转，从而达到启闭或调节的目的。
在管道上主要起切断和节流作用。
由于高压技术的广泛使用，超高压系统中的超高压阀门性能直接影响整个系统工作的可靠性、安全性、工作效率和使用寿命。
在那些须频繁增压卸压的系统中，显得尤为重要。
超高压阀门的主要失效原因为，气蚀和冲蚀磨损，而影响气蚀和冲蚀的因素很多，主要有材料的力学性能、流体力学因素和环境影响。
粗合成气管道法兰泄漏分析
粗合成气管道法兰泄漏分析李强;毛炜;王维;陈谢劳【摘要】利用当量压力法和应力计算法针对管道分级为GC1的粗合成气管道进行法兰泄漏分析.结果表明:当量压力法简单保守,适用于初步设计阶段;应力计算法复杂可靠,通常用于详细设计阶段.当法兰泄漏校核不通过时,优化方案应首选调整管道布置降低管道法兰外栽荷,其次采用更高许用应力的法兰.【期刊名称】《化工设备与管道》【年(卷),期】2016(053)005【总页数】5页(P87-91)【关键词】法兰泄漏;当量压力法;应力计算法【作者】李强;毛炜;王维;陈谢劳【作者单位】航天长征化学工程股份有限公司,北京101111;航天长征化学工程股份有限公司,北京101111;航天长征化学工程股份有限公司,北京101111;航天长征化学工程股份有限公司,北京101111【正文语种】中文【中图分类】TQ055.8;TH136在输送易燃易爆、有毒有害的管道系统中，如果管道布置不合理或法兰接口位置不恰当，极易造成管内介质泄漏，存在很大安全隐患，甚至造成重大安全事故，因此法兰泄漏研究一直受到大家高度重视[1-3]。
法兰密封是通过拧紧螺栓，增加法兰和垫片间的压紧力，使泄漏通道减小来达到密封。
法兰泄漏是法兰失效的主要形式，法兰在外载荷的作用下发生泄漏，主要与法兰强度、法兰刚度和螺栓预紧力等因素有关。
法兰的强度要求就是在外载荷的作用下，其最大应力不能超过法兰材料的许用应力；法兰刚度是指法兰的变形偏转角度应小于许用值，以免失效；而螺栓预紧力则是保证垫片表面压力的重要因素。
外载荷对法兰强度和刚度都有较大影响，是导致法兰泄漏的普遍和重要的因素[4]。
在粉煤气化工艺中，粗合成气采用了可拆卸法兰连接的形式。
气化炉出口粗合成气主要成分为一氧化碳（约26%）和氢气（约8%），其中一氧化碳毒性程度为高度危害性[5]，氢气与空气混合的爆炸下限为4.1%，属于甲类可燃气体[6]，依据TSG D 0001—2009中规定，粗合成气管道属于GC1类管道，在管道设计中应符合最严苛的要求，其中就包括法兰泄漏分析；此外，由于粉煤气化高温、高压的工艺特性，导致了粗合成气管道会有较大的外载荷，较易发生法兰泄漏事故。
铁路货车制动管法兰接头漏泄原因分析及预防措施
铁路货车制动管法兰接头漏泄原因分析及预防措施1. 引言1.1 背景介绍铁路货车制动管法兰接头漏油是铁路运输中常见的故障之一，给铁路运输安全带来了一定的隐患。
在货车运行过程中，制动管法兰接头的漏油问题不仅会影响到车辆的制动效果，还可能导致货车失控，给列车运行带来安全隐患。
铁路货车制动管法兰接头漏油的原因复杂多样，可能是由于制动管法兰接头的密封圈老化、磨损或损坏所致。
制动管法兰接头的安装不当、连接松动或受到外界冲击也可能引起漏油现象的发生。
为了有效预防铁路货车制动管法兰接头的漏油问题，有必要对其进行深入分析，找出漏油的根本原因，并制定相应的预防措施。
通过加强对制动管法兰接头的检查、定期更换密封圈、及时清洗维护等方法，可以有效避免漏油故障的发生，保障铁路货车的安全运行。
1.2 研究意义铁路货车制动管法兰接头漏泄是铁路运输过程中常见的故障之一，其严重影响着货车的正常运行和安全。
在铁路运输中，确保货车制动系统的正常运行至关重要，一旦制动管法兰接头漏油，将会导致制动系统失效，可能造成货车危险驾驶和交通事故的发生，对货运安全造成严重威胁。
对铁路货车制动管法兰接头漏油问题进行深入研究和分析，可以帮助我们更好地了解其发生的原因和机理，有针对性地采取相应的预防措施和维护保养措施，提高货车制动系统的可靠性和安全性。
对铁路货车制动管法兰接头的故障进行系统总结和分析，可以为相关部门和技术人员提供参考，促进铁路货车制动系统的技术改进和提升，提高整个铁路运输系统的运行效率和安全性。
对铁路货车制动管法兰接头漏油问题的研究具有重要的理论和实践意义。
2. 正文2.1 铁路货车制动管法兰接头漏泄原因分析铁路货车制动管法兰接头是货车制动系统中一个非常重要的部件，其密封性能直接影响着货车的制动效果。
如果出现漏油现象，将对货车运行安全带来严重的隐患。
下面将从以下几个方面对铁路货车制动管法兰接头漏油的原因进行分析：1. 加工制造缺陷：制动管法兰接头在制造过程中，如未能达到精密度要求、表面处理不当等问题都可能导致密封性能不佳，从而造成漏油情况。
高温法兰连接系统的失效分析
⾼温法兰连接系统的失效分析 摘要:针对法兰连接系统长时间在⾼温下⼯作会导致泄漏失效的问题, 对法兰连接系统的 3个主要部件的失效机理进⾏了分析, 其中从蠕变、预紧⼒、脆性断裂及疲劳等⽅⾯分析了螺栓的失效机理;从蠕变松弛失效、⾼温回弹性失效和⾼温强度失效等⽅⾯分析了垫⽚的失效机理;从⾼温蠕变松弛失效和⾼温下的界⾯泄漏失效等⽅⾯分析了法兰的失效机理。
本⽂为更快地找出⾼温下法兰连接系统的失效原因提供了参考依据。
关键词:⾼温垫⽚;⾼温泄漏;⾼温蠕变 随着现代⽯油、化⼯、能源、深海和航天技术的飞速发展 , 其装置需要经常在⾼温⼯况下运⾏,因⽽对法兰密封连接结构提出了愈来愈⾼的要求。
由于⾼温会引起垫⽚⽼化、强度降低、蠕变松弛增⼤,从⽽使其回弹能⼒下降 ;⾼温还会导致螺栓伸长或蠕变变形,引起法兰翘曲,从⽽影响整个螺栓法兰连接系统密封可靠性, 故法兰连接结构在⾼温下的失效成为⽬前所急需解决的⼀个问题。
1 螺栓的⾼温失效分析 螺栓是法兰连接系统的主要紧固元件, 在⾼温下, 螺栓的失效不仅对法兰连接系统的密封性有影响, 更重要的是对系统的经济性和安全性有很⼤的影响。
⾼温螺栓失效的主要机制包括蠕变的影响、预紧⼒的影响、脆性断裂及疲劳的影响⼏个⽅⾯。
1. 1 螺栓的蠕变松弛失效 ⾦属材料在⾼温和持续应⼒同时作⽤下产⽣缓慢塑性变形的现象称为蠕变。
⽽松弛是⾦属材料蠕变的另⼀种表现形式,即在总变形量不变的条件下,由于蠕变的作⽤, 材料弹性应⼒随时间增加⽽减⼩的现象叫做松弛 [ 1 - 2] 。
法兰螺栓的应⼒松弛是典型的蠕变松弛现象。
当螺栓在室温状态下被预紧时, 不会发⽣蠕变。
在温度和压⼒上升⾄操作条件并稳定后 , 随着操作时间的推移, 螺栓会开始发⽣蠕变, 蠕变应变的⼤⼩取决于螺栓上的应⼒⽔平和操作温度。
通过实验可知 [ 3 - 5] , 随着时间的推移, 由于⾼温蠕变的作⽤, 螺栓弹性应变逐渐变⼩, 剩余应⼒也逐渐变⼩, 这就是螺栓的应⼒松弛。
石油化工装置法兰泄露的原因及措施.docx
石油化工装置法兰泄露的原因及措施石油化工装置由法兰接口引发的泄漏事故也在不断的增多，给装置运行造成很大的危害，本文通过分析引起法兰泄露的原因，引入法兰管理的概念，提出具体的过程管控措施以及合理的螺栓紧固载荷计算方法，提高法兰安装质量，降低法兰泄露的发生率。
石油化工装置中，工艺管道就像人身体中的血管一样，错综复杂，而且介质大多是有毒有害的，保证管道施工质量就成了工程质量控制的重点。
提到管道施工质量可能最先想到的就是管道焊接质量，然而，在石油化工装置中压力管道的连接方式除了焊接连接，还大量采用了法兰连接方式，法兰螺栓数量庞大且工况复杂，近些年由法拦接口引发的泄漏事故也在不断的增多，所有的泄漏事故中约有18%的泄漏事故都是由于法兰接口泄漏引起的，因此，控制法兰安装质量, 加强法兰管理就尤为重要。
1引起法兰泄漏的主要原因引起法兰泄漏的原因有很多，而在施工阶段引起法拦泄漏的主要原因有以下几个方面：1）法兰、垫片等密封面的破坏；2）垫片或者螺栓等材料用错，不能满足管道运行的操作条件；3）法兰偏斜引起泄漏；4）紧固不规范造成垫片损坏；5）由于紧固载荷不够，不能使垫片达到密封性能；6）由于紧固载荷过大，造成垫片溃烂。
2防止法兰泄漏的控制措施综上所述，由产生法兰泄漏的原因可知，要确保法兰不泄漏，就要通过严格的法兰过程管控程序保证法兰、垫片的安装质量以及选择合适的紧固载荷使垫片能够达到良好的密封性能。
下面将从法兰过程管理及紧固载荷计算两大方面介绍控制措施。
2.1 法兰过程管理2.1.1 人员培训及管理所有参与法兰管理的人员必须经过培训后持证上岗作业，严禁无证操作，培训分为理论培训和实操培训。
理论培训由专业工程师负责向操作人员授课，讲授法兰管理的理论知识。
实操培训主要是要在现场对专职操作人员进行系统的实际操作培训，包括整体的质量控制流程，设备使用技巧。
2.1.2 材料管理材料管理包括法兰、紧固件及垫片的管理，所有材料要做好到货验收工作，确保材料本质合格。
法兰泄漏失效原因分析
ＰＥＴＲＯＬＥＵＭＴＵＢＵＬＡＲＧＯＯＤＳ＆ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ初投稿收稿日期:２０１９－０１－０８ꎻ修改稿收稿日期:２０１９－０３－２９第一作者简介:张良ꎬ男ꎬ１９８６生ꎬ工程师ꎬ２０１５年毕业于西安石油大学材料工程专业ꎬ获硕士学位ꎬ主要从事油气输送管道安全评价与失效分析工作ꎮＥ￣ｍａｉｌ:ｚｈａｎｇｌｉａｎｇ００８＠ｃｎｐｃ.ｃｏｍ.ｃｎ失效分析与预防法兰泄漏失效原因分析张㊀良１ꎬ王新生２ꎬ李㊀超２ꎬ武㊀万２ꎬ李㊀沫３(１.中国石油集团石油管工程技术研究院㊀陕西㊀西安㊀７１００７７ꎻ２.中石油管道有限责任公司西部分公司㊀新疆㊀乌鲁木齐㊀８３００００ꎻ３.中国石油工程建设有限公司西南分公司㊀四川㊀成都㊀６１００９４)摘㊀㊀要:某压气站在生产运行过程中ꎬ工艺管道中的一只１６ＭｎＤ法兰发生了泄漏失效事故ꎮ为了分析该法兰泄漏失效原因ꎬ预防类似失效事故再次发生ꎬ对该失效法兰进行了磁粉检测㊁宏观分析㊁化学成分分析㊁金相试验㊁扫描电镜试验和有限元分析ꎬ试验分析结果表明:由于法兰与管道钢管连接处的焊缝存在错边ꎬ且该焊缝焊接质量较差ꎬ因而在振动载荷作用下ꎬ其焊缝错边处萌生了裂纹并疲劳扩展ꎬ最终导致该法兰泄漏失效ꎮ关键词:法兰ꎻ裂纹ꎻ振动ꎻ疲劳中图法分类号:ＴＧ４０４㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀㊀文章编号:２０９６－００７７(２０１９)０４－００６６－０４ＤＯＩ:１０.１９４５９/ｊ.ｃｎｋｉ.６１－１５００/ｔｅ.２０１９.０４.０１６ＦａｉｌｕｒｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＦｌａｎｇｅＬｅａｋａｇｅＺＨＡＮＧＬｉａｎｇ１ꎬＷＡＮＧＸｉｎｓｈｅｎｇ２ꎬＬＩＣｈａｏ２ꎬＷＵＷａｎ２ꎬＬＩＭｏ３(１.ＣＮＰＣＴｕｂｕｌａｒＧｏｏｄｓＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬＸｉᶄａｎꎬＳｈａａｎｘｉ７１００７７ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＰｅｔｒｏｃｈｉｎａＷｅｓｔＰｉｐｅｌｉｎｅＣｏｍｐａｎｙꎬＵｒｕｍｕｑｉꎬＸｉｎｊｉａｎｇ８３００００ꎬＣｈｉｎａꎻ３.ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅｕｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎＳｏｕｔｈｗｅｓｔＣｏｍｐａｎｙꎬＣｈｅｎｇｄｕꎬＳｉｃｈｕａｎ６１００９４ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｌｅａｋａｇｅｆａｉｌｕｒｅｏｆａ１６ＭｎＤｆｌａｎｇｅｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｐｉｐｅｏｃｃｕｒｒｅｄｄｕｒｉｎｇｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆａｃｅｒｔａｉｎｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｓｔａｔｉｏｎ.Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｃａｕｓｅｓａｎｄｐｒｅｖｅｎｔｓｉｍｉｌａｒｅｖｅｎｔｓꎬｍａｇｎｅｔｉｃｐａｒｔｉｃｌｅｔｅｓｔꎬｍａｃｒｏｓｃｏｐｉｃｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎꎬｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓꎬｍｅｔａｌｌｏ￣ｇｒａｐｈｉｃｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎꎬｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙａｎｄｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｕｎｆｉｔｎｅｓｓｏｆｆｌａｎｇｅａｎｄｐｉｐｅ￣ｌｉｎｅｊｏｉｎｔꎬａｎｄｔｈｅｐｏｏｒｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇｓｅａｍꎬｕｎｄｅｒｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｖｉｂｒａｔｉｏｎｌｏａｄꎬｔｈｅｆａｔｉｇｕｅｃｒａｃｋｉｎｉｔｉａｔｅｓａｎｄｐｒｏｐａｇａｔｅｓａｔｕｎｆｉｔｎｅｓｓｏｆｂｕｔｔｗｅｌｄꎬｅｖｅｎｔｕａｌｌｙｌｅａｄｔｏｔｈｅｆｌａｎｇｅｌｅａｋａｇｅｆａｉｌｕｒｅ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｆｌａｎｇｅꎻｃｒａｃｋꎻｖｉｂｒａｔｉｏｎꎻｆａｔｉｇｕｅ０㊀引㊀言法兰是轴与轴之间相互连接的零件ꎬ法兰连接或法兰接头是指由法兰㊁垫片及螺栓三者相互连接作为一组组合密封结构的可拆连接ꎬ在石油化工设备㊁管道和阀门连接中广泛应用[１]ꎮ随着我国管道工程的不断建设和发展ꎬ法兰等管道附件的失效案例也逐渐增多ꎮ中国石油天然气集团公司管材研究所杨锋平对油气管道失效频率及失效案例的统计分析表明[２]ꎬ因法兰材料质量引起的法兰失效比例为７７％ꎬ其中６２％的失效是环向开裂引起ꎬ５３％的失效发生在法兰与管道连接的环焊缝附近ꎬ说明法兰失效的主要原因是材料质量问题ꎮ受压缩机运行影响ꎬ压气站工艺管道及附件在生产运行时经常发生振动ꎬ因管道设计原因或振动因素ꎬ管道中的附件容易产生疲劳裂纹甚至发生泄漏ꎮ西北工业大学姚起航教授在工程结构的振动疲劳问题中指出[３]ꎬ振动疲劳是结构所受动态交变载荷(如振动㊁冲击㊁噪声载荷等)的频率分布与结构固有频率分布具有交集或相接近ꎬ从而使结构产生共振所导致的疲劳破坏现象ꎬ即结构受到重复载荷作用激起结构共振所导致的疲劳破坏ꎮ振动疲劳属于油气管道四大失效原因[４]中的设备及其它原因ꎬ因此ꎬ在油气管道中ꎬ振动疲劳导致失效的案例较少ꎮ分析油气管道及附件的振动疲劳失效案例ꎬ能为预防类似事件发生㊁保障管道安全运行提６６ ２０１９年８月㊀张㊀良等:法兰泄漏失效原因分析供一定参考ꎮ１㊀法兰失效概况某压气站内一材质为１６ＭｎＤ的法兰发生泄漏[５]ꎬ泄漏裂纹位于计量撬流量计下游直管段温度计的凸台与法兰焊接处ꎬ泄漏法兰及泄漏位置宏观形貌如图１所示ꎮ该法兰依据标准ＮＢ/Ｔ４７００９ ２０１０«低温承压设备用低合金钢锻件»制造ꎬ发生泄漏时管线运行压力为８.８７ＭＰａꎬ该泄漏法兰至失效发生时已使用了４年ꎮ另外ꎬ据气站工作人员所介绍的气站现场情况ꎬ计量撬流量计下游直管段运行时有明显振动ꎬ振动来源不明ꎮ图１㊀泄漏法兰及泄漏位置宏观形貌２㊀失效法兰泄漏裂纹宏观分析磁粉探伤可有效检测出钢管及管件表面的裂纹[６]ꎬ为了确定泄漏裂纹的具体位置及尺寸ꎬ采用ＣＪＺ－２１２Ｅ型磁粉检测仪ꎬ依据标准ＳＹ/Ｔ４７３０ ２００５«承压设备无损检测»对失效法兰连接焊缝进行磁粉检测ꎬ结果表明:裂纹位于凸台与法兰之间的焊缝处ꎬ为环焊缝上的环向裂纹ꎬ裂纹外表面长度约为１０ｍｍꎬ如图２所示ꎮ将失效法兰的裂纹部位沿凸台钢管纵向切割解剖ꎬ其剖面焊缝和裂纹形貌如图３所示ꎬ凸台钢管内表面焊缝和裂纹形貌如图４所示ꎮ从图３可见ꎬ裂纹沿焊接接头贯穿了钢管的管壁ꎬ裂纹垂直于壁厚方向并沿直线扩展ꎻ另外ꎬ该焊缝存在错边ꎬ裂纹从内表面焊缝尖角处起源ꎬ随后在交变应力作用下在焊缝中沿直线向钢管外表面扩展ꎮ从图４可见ꎬ由于焊缝处特殊的尖角几何形状以及焊缝存在错边ꎬ焊缝部位存在较大的应力集中[７]ꎮ图２㊀磁粉检测显示的裂纹形貌图３㊀剖面焊缝及裂纹低倍形貌图４㊀内表面低倍形貌３㊀失效法兰理化性能分析３.１㊀化学成分分析根据标准ＧＢ/Ｔ４３３６ ２００２«碳素钢和中低合金钢火花源原子发射光谱分析方法(常规法)»用ＡＲＬ４４６０直读光谱仪对失效法兰样品母材进行了化学成分试验分析ꎬ试验结果见表１ꎮ从表１可见ꎬ失效法兰样品母材的化学成分符合标准要求ꎮ表１㊀失效法兰样品母材化学成分(质量分数)％元素ＣＳｉＭｎＰＳＣｒＮｉＮｂＣｕ含量０.１６０.３８１.２３０.０２４０.００７００.０２６０.０１２０.００３０.０１０标准要求０.１３~０.２００.２０~０.６０１.２０~１.６０ɤ０.０２５ɤ０.０１２ɤ０.３０ɤ０.４０ɤ０.０３０ɤ０.２５３.２㊀金相分析在失效法兰的焊缝部位取样ꎬ用ＭｅＦ４Ｍ金相显微镜和图像分析系统及ＯＬＳ４１００激光共聚焦显微镜ꎬ依据标准ＧＢ/Ｔ１３２９８ １９９１«金属显微组织检验方法»对该样品进行金相组织及裂纹形貌分析ꎬ金相组织及裂纹形貌如图５所示ꎮ从图５可见ꎬ焊缝金相组织为ＩＡＦ＋ＷＦ＋Ｂ粒＋ＰＦ(盖面焊)和ＰＦ＋Ｐ＋少量Ｂ粒(根焊)ꎬ焊缝两侧壁厚分别为４.５ｍｍ(法兰侧)和５.４ｍｍ(凸台侧)ꎬ裂纹起裂于壁厚较薄的法兰侧ꎮ７６２０１９年㊀第５卷㊀第４期图５㊀焊缝金相组织及裂纹形貌３.３㊀扫描电镜分析在失效法兰的裂纹部位取样ꎬ用ＴＥＳＣＡＮＶＥＧＡ扫描电子显微镜及ＸＦＯＲＤＩＮＣＡ３５０能谱分析仪对裂纹表面微观形貌和表面物质化学成分进行分析ꎬ裂纹表面低倍形貌如图６所示ꎬ裂纹表面高倍下的微观形貌如图７所示ꎬ裂纹表面物质化学成分能谱分析结果如图８所示ꎮ从图６可见ꎬ裂纹起源于内表面ꎬ断口上Ⅰ区为裂纹源区＋扩展区ꎬⅡ区为裂纹扩展区ꎮ从图７可见ꎬ裂纹表面的微观形貌呈现疲劳辉纹特征ꎬ即失效法兰中的裂纹在交变应力作用下疲劳扩展[８－１０]ꎮ高倍观察发现裂纹表面被腐蚀产物覆盖ꎬ该腐蚀产物主要为铁的氧化物ꎮ图６㊀裂纹表面低倍形貌图７㊀裂纹表面微观形貌图８㊀裂纹表面物质能谱分析结果４㊀凸台－法兰结构有限元分析有限元分析的目的是为了查找在振动载荷下ꎬ凸台－法兰结构的应力最大位置ꎮ对凸台－法兰结构进行建模ꎬ模型分为凸台和法兰两个部分ꎮ法兰直径最大的部位简化为圆柱体结构ꎬ凸台顶面与法兰连接ꎬ底面与管体焊接ꎬ因此可将凸台底面视为模型约束端ꎮ凸台和法兰材料均为１６ＭｎＤꎮ采用ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ软件对凸台－法兰进行实体建模ꎬ其几何模型如图９所示ꎮ将模型导入ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ１４.５软件划分网格单元ꎬ共计１１７１０３个单元ꎮ图９㊀凸台－法兰几何模型图１６ＭｎＤ钢的弹性模量为２０６ＧＰａꎬ泊松比为０.３ꎬ屈服强度为３４５ＭＰａꎮ为了计算管体振动作用下法兰－凸台结构的应力分布ꎬ将机械振动载荷简化为作用于法兰外表面上的压力ꎬ经过计算ꎬ该压力为２.７ｋＮꎮ将凸台与法兰的连接横截面设定为固定端ꎬ选取法兰内的气体压力为８.８７ＭＰａ及法兰外表面上的压力２.７ｋＮ的载荷下ꎬ用有限元方法计算凸台－法兰几何模型上的应力ꎮ经过计算ꎬ法兰－凸台模型应力分布情况如图１０所示ꎮ图１０的应力分布情况表明ꎬ在法兰内的气体压力８.８７ＭＰａ及法兰外表面上的压力２.７ｋＮ载荷的共同作用下ꎬ法兰所受最大应力的位置位于法兰与凸台连接的焊缝处ꎬ即泄漏处ꎬ应力为２０８.３ＭＰａꎮ８６ ２０１９年８月㊀张㊀良等:法兰泄漏失效原因分析图１０㊀应力分布图５㊀综合分析根据以上试验分析结果ꎬ失效法兰泄漏处裂纹外表面长度为１０ｍｍꎬ裂纹起源于内表面法兰侧焊趾处ꎮ法兰的化学成分满足标准要求ꎮ失效法兰焊缝存在错边ꎬ焊缝两侧壁厚平均值分别为４.５ｍｍ(法兰)和５.４ｍｍ(凸台)ꎬ错边量为０.９ｍｍꎮ另外ꎬ裂纹从内表面焊趾处起裂并沿壁厚方向直线扩展ꎬ并未沿焊缝较薄弱的融合区扩展ꎬ说明裂纹扩展时法兰所受应力较大[８]ꎮ据压气站内工作人员介绍ꎬ计量撬流量计下游直管段运行时振动明显ꎬ且振幅较大ꎬ说明法兰在工作运行过程中所受的外部载荷为气体压力和振动载荷ꎮ图４焊缝内表面形貌表明ꎬ该焊缝内表面光洁度不符合要求㊁焊趾处存在尖角及焊缝存在错边ꎬ这些因素使内表面法兰侧焊趾处存在较大的应力集中ꎬ从而使内表面法兰侧焊趾处萌生了疲劳裂纹ꎬ随后在振动载荷的作用下ꎬ疲劳裂纹逐渐扩展ꎬ最后贯穿焊缝部位的管壁ꎬ形成泄漏通道[９]ꎮ有限元分析结果显示ꎬ模拟管道振动对法兰－凸台对接结构的影响ꎬ在气体压力和振动载荷共同作用下ꎬ法兰所受最大应力的位置位于法兰与凸台连接的焊缝处ꎬ即泄漏部位ꎬ应力为２０８.３ＭＰａꎮ由于泄漏处位于焊缝ꎬ是法兰－凸台对接结构的薄弱环节ꎬ该部位存在较大的应力集中ꎬ所以在受到振动载荷作用时ꎬ裂纹容易在此萌生并逐渐扩展[１０]ꎮ６㊀结论及建议１)失效法兰材料的化学成分满足标准要求ꎮ凸台与法兰连接处的焊缝存在错边㊁凸台与法兰连接处的焊缝内表面光洁度不符合要求㊁焊趾处存在尖角ꎬ即凸台与法兰连接处的焊缝内表面法兰侧焊趾处存在较大的应力集中ꎮ２)失效法兰在运行服役时所承受的外部载荷是气体的内压及管道的振动载荷ꎮ３)失效法兰与凸台连接处的焊缝产生疲劳裂纹的主要原因是:凸台与法兰连接处的焊缝存在错边㊁凸台与法兰连接处的焊缝内表面光洁度不符合要求㊁焊趾处存在尖角ꎮ失效法兰运行服役时所承受的管道的振动载荷是该裂纹在焊缝中疲劳扩展并穿透管壁的主要原因ꎮ４)建议检查失效法兰所在管道上的振动原因ꎬ并对管线实施振动监测ꎬ减少和消除管道上的振动ꎬ并评价振动对其余管件及设备的影响ꎮ５)改进焊接工艺ꎬ提高焊接质量ꎬ降低法兰与凸台连接处焊缝部位的应力集中ꎮ参考文献[１]庄法坤ꎬ谢国山ꎬ刘文ꎬ等.基于有限元的螺栓法兰接头密封影响因素分析[Ｊ].全面腐蚀控制ꎬ２０１８ꎬ１０(３２):１－７.[２]姚起航ꎬ姚军.工程结构的振动疲劳问题[Ｊ].应用力学学报ꎬ２００６ꎬ１(２３):１２－１５.[３]罗金恒ꎬ杨锋平ꎬ王珂ꎬ等.油气管道失效频率及失效案例分析[Ｊ].金属热处理ꎬ２０１５ꎬ４０(Ｓ):４７０－４７４.[４]李鹤林.油气管道失效控制技术[Ｊ].油气储运ꎬ２００１ꎬ３０(６):４０１－４１０.[５]孙杰ꎬ陆晓峰ꎬ朱晓磊.某法兰结构更换保温层层后的泄漏失效分析[Ｊ].润滑与密封ꎬ２０１７ꎬ４２(１２):１１０－１２５.[６]姚力ꎬ范吕慧ꎬ胡学知.承压设备磁粉检测技术发展现状[Ｊ].无损检测ꎬ２０１４ꎬ３６(１１):２８－３４.[７]张毅ꎬ黄小平ꎬ崔维成ꎬ等.对接接头焊趾应力集中有限元分析[Ｊ].船舶力学ꎬ２００４ꎬ８(５):９１－９９.[８]姜爱华ꎬ陈亮ꎬ师红旗ꎬ等.螺栓疲劳断裂失效分析[Ｊ].热加工工艺ꎬ２０１３ꎬ４２(２):２２２－２２３.[９]丁毅ꎬ钱发ꎬ陈刚.电机轴疲劳断裂失效分析[Ｊ].金属热处理ꎬ２００１ꎬ２６(１２):４８－４９.[１０]严正峰ꎬ李盖华ꎬ夏建新.拖拉机离合器蝶形弹簧疲劳断裂失效分析[Ｊ].金属热处理ꎬ２０１４ꎬ３９(１０):１４８－１５０.(编辑:葛明君)９６ ２０１９年㊀第５卷㊀第４期。
化工装置工艺管道法兰
化工装置工艺管道法兰1引起法兰泄漏的主要原因引起法兰泄漏的原因有很多，而在施工阶段引起法兰泄漏的主要原因有以下几个方面：1）法兰、垫片等密封面的破坏；2）垫片或者螺栓等材料用错，不能满足管道运行的操作条件；3）法兰偏斜引起泄漏；4）紧固不规范造成垫片损坏；5）由于紧固载荷不够，不能使垫片达到密封性能；6）由于紧固载荷过大，造成垫片溃烂。
2防止法兰泄漏的控制措施综上所述，由产生法兰泄漏的原因可知，要确保法兰不泄漏，就要通过严格的法兰过程管控程序保证法兰、垫片的安装质量以及选择合适的紧固载荷使垫片能够达到良好的密封性能。
下面将从法兰过程管理及紧固载荷计算两大方面介绍控制措施。
2.1 法兰过程管理2.1.1 人员培训及管理所有参与法兰管理的人员必须经过培训后持证上岗作业，严禁无证操作，培训分为理论培训和实操培训I。
理论培训由专业工程师负责向操作人员授课，讲授法兰管理的理论知识。
实操培训主要是要在现场对专职操作人员进行系统的实际操作培训I,包括整体的质量控制流程，设备使用技巧。
材料管理包括法兰、紧固件及垫片的管理，所有材料要做好到货验收工作，确保材料本质合格。
材料的验收要求如下：1）所有材料要有质量证明文件，文件内容符合设计及规范要求。
2）法兰到货后，应逐件检查法兰密封面，密封面应完整，不得有锈蚀和径向划痕等缺陷。
3）法兰的外缘应有规定的标识，且与质量证明文件相符。
4）检查合格后的法兰，应放在室内进行保管，并做好防锈蚀处理。
5）检修工程中，法兰打开后，应组件检查法兰密封面状况，清理影响密封的杂质；6）紧固件到货后确保紧固件的螺纹应完整，无划痕、无毛刺、无锈蚀等缺陷；如果螺纹不完整，严禁使用。
7）紧固件检查合格后，螺纹表面需要涂抹螺纹保护剂，且螺纹部位涂抹均匀。
8）缠绕式垫片到货验收，不得有松散、翘曲现象，其表面不得有影响密封性能的缺陷。
9）检维修工程中法兰拆卸后需要利用的螺栓，应采取先集中清洗、后检查再利用的原则。
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1 磁粉检测及宏观分析
磁粉检测主要针对表面缺陷进行判定，采用 CJZ212E 型磁粉检测仪，依据 JB / T 4730． 4—2005《承压设 备无损检测 第四部分： 磁粉检测》对法兰与相邻钢管 （ 包含环焊缝） 的内、外表面进行 100% 磁粉检测，检测 结果表明： 在环焊缝法兰端的热影响区内发现外表面 长度为 7 mm、内表面长度为 4． 5 mm 的轴向裂纹（ 图 1） ，其余位置均无明显异常。
图 1 磁粉检测照片 Fig． 1 Picture of magnetic particle inspection
电镜试样，分析裂纹周围组织及断口形貌。 2． 1 化学分析
采用 AＲL 4460 直读光谱仪，依据 GB / T 223． 13— 2000《钢铁及合金化学分析方法 硫酸亚铁铵滴定法测定 钒含量》对法兰进行化学成分分析，结果如表 1 所示，法 兰化学成分均满足标准要求。
3． 3 断口高倍分析 采用 TESCAN-VEGAⅡ型扫描电子显微镜对断口
进行微观形貌及能谱分析。结果表明，断口表面氧化 产物较多，对断口表面（ 灰黑色） 氧化产物进行能谱分 析，可 以 看 出 断 口 表 面 的 氧 化 产 物 中 铁 含 量 为 41． 32% 、氧含量为 30． 41% （ 图 6） ，可以判断此类氧化 产物为铁的氧化物； 另外，对剖面分析中裂纹附近观察 到的物质进行能谱分析，结果表明，灰色物质主要成分 为铁和氧，含量与断口表面的铁的氧化物类似 （ 图 7 和表 2） ，可以判断裂纹周围灰色物质与断口表面氧化 产物为同一物质，均为铁的氧化物。
图 4 裂纹剖面分析
（ a） 低倍； （ b） 高倍
Fig． 4 Analysis of crake on section plane
（ a） low magnification； （ b） high magnification
第4 期
张 良，等： 法兰泄漏失效原因分析
203
图 5 脱碳形貌 Fig． 5 Appearance of the decarburization
表 1 法兰的化学成分（ 质量分数，%） Table 1 Chemical composition of the flange
（ mass fraction，%）
测试元素 C
Si Mn P
S
Cr Ni Cu
实测值 0． 16 0． 32 1． 58 0． 024 0． 018 0． 038 0． 021 0． 036
4 综合分析
性能测试结果表明： 化学成分和硬度测试结果均 满足标准要求。
法兰颈上的泄漏裂纹位于法兰与直管现场安装焊 接的环焊缝热影响区上。裂纹剖面的金相分析结果表 明裂纹沿壁厚方向穿透，整条裂纹周围均有轻微脱碳
表 2 裂纹附近的能谱分析（ 质量分数，%） Table 2 Analysis of EDS near the crack
2 成分分析及性能测试
为了分析法兰性能是否满足标准要求，在法兰上 取化学、硬度和金相试样，另外在裂纹处取金相试样和
收稿日期： 2014-10-10 作者简介： 张 良（ 1986—） ，男，硕士，工程师，主要从事油气输送管道 安全评价与失效分析工作，发表论文 10 余篇，联系电话： 029-81887651， E-mail： zhangliang008@ cnpc． com． cn doi： 10． 13251 / j． issn． 0254-6051． 2015． 04． 048
第 40 卷
图 3 泄漏断口形貌 Fig． 3 Macro appearance of the leak fracture
图 2 硬度测试结果 Fig． 2 Ｒesult of hardness test
2． 3 金相分析 采用 MeF3A 金相显微镜和 MeF4M 金相显微镜及
图像分析系统，依据 GB / T 13298—1991《金属显微组 织检验方法》、GB / T 4335—1984《低碳钢冷轧薄板铁 素体晶粒度测定法》、GB / T 10561—2005《钢中非金属 夹杂物含量的测定方法》及 ASTM E112—1196《金属 平均晶粒度 测 定 方 法 》标 准 对 法 兰 进 行 了 金 相 分 析， 结果表明： 环焊缝内外焊缝组织不同，內焊缝因受外焊 缝焊接时的热影响，晶粒较细，主要为铁素体 + 少量珠 光体，外焊缝较內焊缝晶粒稍粗，主要为针状铁素体 + 多边铁素体 + 少量魏氏铁素体； 热影响区组织主要为 珠光体 + 魏氏铁素体 + 多边铁素体，由于受外焊缝焊 接时的热影响，外焊缝热影响区组织较內焊缝热影响 区组织稍粗，魏氏铁素体偏大，影响材料韧性［4-5］。管 体组织为正常的铁素体 + 珠光体。
第 40 卷 第 4 期 2015 年 4 月
HEAT TＲEATMENT OF METALS
Vol. 40 No. 4 April 2015
法兰泄漏失效原因分析
张 良，罗金恒，李金凤，董保胜 （ 中国石油集团石油管工程技术研究院，陕西 西安 710077）
摘要： 通过磁粉检测、化学成分分析、硬度测试、金相分析和扫描电镜分析等方法对法兰泄漏原因进行了分析。结果表明： 法兰上存 在原始裂纹是法兰泄漏的主要原因。原始裂纹在组织脱碳之前已经形成，建议用磁粉法检测此类原始缺陷。 关键词： 法兰； 泄漏； 脱碳； 原始裂纹 中图分类号： TG404 文献标志码： A 文章编号： 0254-6051（ 2015） 04-0201-04
第 40 卷 第 4 期 2015 年 4 月
HEAT TＲEATMENT OF METALS
Vol. 40 No. 4 April 2015
7A04 铝合金 T6 处理开裂失效分析
杨有才，柯美武，孙志刚 （ 豫西工业集团有限公司 军品分公司工艺技术部，河南 南阳 474678）
Failure analysis of 7A04 aluminum alloy by T6 heat treatment
Fe
41． 40
50． 07
50． 93
总量
100． 00
100． 00
100． 00
现象。一般来说，脱碳层的位置与受热面的位置相对 应。这就说明法兰颈上形成裂纹在先，裂纹周围发生 脱碳在后。断口表面颜色灰黑的高温氧化物及裂纹内 部的铁的氧化物正是由于脱碳层生成后被氧化而生成 氧化皮。
一般情况下，法兰在从生产到现场安装投入使用
标准 0． 13 ～ 0． 20 ～ 1． 20 ～ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ 要求 0． 2 0． 30 0． 30 0． 25
202
2． 2 硬度测试 在未开裂部位取样，采用 BH 3000 型硬度计，依
据标准 GB / T 231． 1—2009《金属材料 布氏硬度试验 第 1 部分： 试验方法》对法兰与钢管环焊缝、热影响区 和（ 法兰） 母材的硬度进行测试。结果如图 2 所示，标 准 NB / T 47008—2010《碳素钢和合金钢锻件》中要求 硬度值在 128 ～ 180 HBW 之间（ 不包括焊缝和热影响 区） ，可以看出，法兰硬度值均满足标准要求。
Failure analysis of a leak flange
Zhang Liang，Luo Jinheng，Li Jinfeng，Dong Baosheng （ CNPC Tubular Goods Ｒesearch Institute，Xi'an Shaanxi 710077，China） Abstract： The reasons of a leak flange were analysed by magnetic particle inspection，chemical composition analysis，hardness test， metallographic examination and scanning electron microscopy． The results show that the original crack is main reason resulted in flange leakage． The original crack is formed before the mcirostructure decarburization． It is suggested that detecting this original crack by magnetic particle inspection． Key words： flange； leak； decarburization； original crack
（ mass fraction，%）
元素 C
1 7． 81
2 2． 73
3 6． 46
O
33． 85
25． 87
37． 34
Si
2． 37
4． 12
0． 99
P
0． 31
0． 56
0
S
10． 26
7． 79
2． 68
Ca
0． 42
0． 26
0． 32
Cl
0
0． 26
0
Mn
3． 58
8． 33
1． 29
失效铝合金件材料为 7A04，由 120 mm 棒料经
3 裂纹分析
3． 1 断口低倍分析 将泄漏裂纹打开，观察断口表面，可以看出，断口
表面并不平齐，没有典型的脆性断口特征。断口表面 浅黄色的物质为轻微的氧化产物，清洗过后断口表面 颜色灰黑，这种灰黑色的产物一般为高温氧化所致，无 法彻底清洗。外表面开裂长度为 7 mm，内表面开裂长 度为 4． 5 mm，准确地说，内外表面裂纹均未到达焊趾， 裂纹中部长达 8． 5 mm，直达焊趾。可以判断，裂纹最 先从外表面开裂。
Yang Youcai，Ke Meiwu，Sun Zhigang （ Process Technology Department，Military Branch，Western Henan Industrial Group Co． ，Ltd． ，Nanyang Henan 474678，China）