Ω环密封结构在高压换热器中的应用
Ω环密封换热器的检修过程及质量控制
Ω 环密封换热器的检修过程及质量控制摘要：Ω环密封是换热器密封结构形式中常用的一种，其在装置开停车和长期运行中，在高温、腐蚀等因素影响，易造成Ω环腐蚀开裂的问题，对于装置运行安全带来了不利影响，因此，加强Ω环密封的检修工作至关重要。
基于此，本文在阐述了换热器Ω环密封结构特点基础上，重点讲述了Ω环密封的检修过程及质置控制措施，提出了在维护检修过程中的的主要注意事项。
关键词：Ω环密封；维护检修；质量控制；换热器1换热器Ω形环密封的特点Ω环形密封是一种新型半可拆式密封结构。
其密封由螺栓、法兰、垫片及Ω环的密封焊来实现的。
由于Ω环具有较好的轴向变形能力（形状像膨胀节的一个波）及密封焊本身的特点，常被用在温度、压力较高且有较大波动，介质为易燃易爆，密封性能要求较高的场合。
它的零件少，设备法兰、主螺栓尺寸小，钢材耗量少。
此种焊接密封结构能利用Ω环的轴向弹性作用补偿温度压力的波动，密封效果好，解决了其他类型垫片可能出现的密封面失效问题。
适用压力为7-32MPa。
Ω环焊接密封的突出优点是密封比压为0，螺栓预紧力小，螺栓主要承受内压引起的轴向力，因此螺栓直径、法兰厚度和质量均减小，造价降低。
若换热管结垢需要清洗，则应沿Ω环顶部焊口切开，检修完毕组对时再将环焊上。
密封环与法兰、管板以角焊缝的形式连接，介质和环境完全隔绝，有效地解决了其他类型垫片可能出现的密封面失效问题，属于无垫片密封。
同钢垫圈密封结构（八角垫、椭圆垫）和螺纹锁紧环密封结构相比，Ω环密封结构兼有两者的优点，拆卸检修方便、密封绝对可靠等点。
同时具有制造简单、重量轻、造价低、占地面积小以及直径、压力、温度适用范围广的优势。
2换热器Ω环密封检修过程2.1拆卸前的准备(1)拆除换热器保温，拆卸换热器壳程进出口管线法兰，吊开出口弯管，注意保护法兰密封面、高压螺栓及椭圆垫，外法兰用临时盲板盲死。
(2)对新更换的Ω环进行光谱材质确认，密封面进行PT检测，并将两个半Ω环组对预组装检查贴合和接口错边量；所有更换的高压换热器用的螺栓进行光谱材质确认，螺纹根部缺陷UT检测、端部HB硬度检测；螺母材质光谱检测确认，HB硬度检测合格。
高压加氢换热器介绍
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加氢换热器工艺计算与设备选型
物性与热负荷计算采用国际上通用流程 模拟软件HYSYS、HTFS等。 采用U形管换热器。
2009年1月王海波
甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司
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加氢换热器腐蚀
加氢换热器的主要腐蚀形式： 1.氢脆 2.高温氢腐蚀 3.高温硫化氢＋氢腐蚀 4.铬-钼钢的回火脆性损伤
2009年1月王海波
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金属环垫密封结构缺点
1. 密封环容易因拆装而产生变形错位，导致泄漏； 2. 垫片系数m和比压y都很大，设备法兰和管板厚度 很厚，设备质量大，造价高，经济性较差； 3. 压力、温度波动或停工时，法兰密封处易泄漏； 4. 设备直径不可过大。
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1. 结构复杂，密封要求高； 2. 机械加工零部件多，制造繁琐，制造成本高； 3. 锻件所占比重大，造价高，经济性差； 4. 检修、维修需采用特殊工装； 5. 主螺纹在高温下变形咬死； 6. 内漏不易发现。
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隔膜密封结构
2009年1月王海波
1. 平盖直径较大； 2. 筒体端部锻件尺寸较大； 3. 内漏问题也存在。
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隔膜密封与螺纹锁紧环结构比较
同螺纹锁紧环密封结构相比，隔膜 密封结构具有：拆卸检修方便、组装简 单的优势。
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Ω环密封结构
满足力学强度要求 具有可靠的密封性能 有较好的环境强度适应性
3. 应便于维护和检修。 4. 投资费用较低。
高压临氢Ω环换热器检修技术
高压临氢Ω环换热器检修技术贾小斌【摘要】A petrochemical company Ω type ring in the high pressure heat exchanger in the process of using hydrogen leak,analysis discussed Ω ring sealing gasket sealing principle and the causes of leakage,and the repairing concrete construction schemes are put forward The results show that the heat exchanger leakage are mainly concentrated in Ω inside weld and fillet weld with the tube plate and flange;Backing welding withTGF316L,solid core wire (ER316L) covering;Ω type ring and the flange together again after welding,ensure the bolt tightening force.%某石化公司Ω环高压临氢换热器在使用过程中发生泄漏,分析讨论了Ω环密封垫圈的密封原理以及泄漏原因,并提出了具体的修复施工方案.结果表明,换热器泄漏主要集中在Ω环环焊缝和其与管板和法兰的角焊缝处;焊接采用TGF316L打底,实芯焊丝(ER316L)盖面;Ω环与法兰紧密贴合后再焊接,保证设备螺栓上紧力.【期刊名称】《压力容器》【年(卷),期】2017(034)002【总页数】5页(P69-73)【关键词】Ω环;换热器;高压临氢;TGF316L【作者】贾小斌【作者单位】兰州兰石重型装备股份有限公司,甘肃兰州 730314【正文语种】中文【中图分类】TH49;TQ051.5换热器是石化装置中的重要设备，介质多为易燃易爆的含氢介质，操作温度和操作压力均较高，临氢、不得有任何泄漏。
普通O形圈在超高压密封中的应用
普通O形圈在超高压密封中的应用核心提示：该文以“弹体耐超高压自动检测系统设计”为例,针对实际超高压密封难的问题,提出使用普通O形橡胶圈解决问题的新方案。
张梅1,费业泰2,金施群2(1.安徽大学电子科学与技术学院,安徽合肥230039;2.合肥工业大学仪器科学与光电技术学院,安徽合肥230009)摘要:超高压密封问题是工业中的一个很棘手的难题。
而对于压力容器等安全性要求很高的产品,除了要实现设计功能外,还要注意安全。
该文以“弹体耐超高压自动检测系统设计”为例,针对实际超高压密封难的问题,提出使用普通O形橡胶圈解决问题的新方案。
重点讨论了在设计时如何进行O形圈结构尺寸、材料的选择、沟槽尺寸的确定以及要注意的问题。
试验结果表明,这种方法简单、实用、高效,同时也拓宽了普通O 形圈的使用范围。
关键词:超高压;密封;压力容器;橡胶中图分类号:TH136 文献标识码:B 文章编号:100024858(2006)11200652040 引言在液压系统及其元件中,设计、安置密封装置和密封元件的作用,在于防止工作介质的泄漏及外界尘埃和异物的侵入。
因此,密封件的选择及其密封效果直接影响到产品的性能。
在压力容器的质量检测中,水压试验是军品生产的一道关键工序,是检测弹体内腔与外部是否存在微孔,以免炮弹在炮膛内受冲击波影响而发生膛炸。
用于试验的水压机的设计既要解决被测弹体的定位问题,又要防止在加水压的过程中弹体被顶起来,从而影响测量结果和造成事故。
现要设计一台水压试验机,其技术要求为:水压应在控制范围10～46 MPa内可调,并且稳定在设定值精度±0.5 MPa;弹体内膛口径最小为34 mm,最大为130 mm,弹体高度最小为196 mm,最大为560 mm,设计时要考虑到足够的行程,有关零件要考虑到可换保压时间为10 s,精度±0.5 s;油压要保证在高压水下能压紧弹体;系统应能检测出弹体任何部位发生的渗漏现象,尤其是微渗现象;测试效率为1500～2000 p/6h。
高压加氢换热器的结构形式和优缺点详解
高压加氢换热器是在高温高压条件下进行换热的设备，主要应用于石化、化工、制药等行业的生产工艺中，一般用在反应器出口位置，以反应器产物和混氢原料为主进行换热。
因此要求高温高压。
当前使用的高压换热器基本上有两种形式，一种是法兰式、一种是螺纹锁紧环形式。
反应器出口位置的高压加氢换热器特点：1、高温高压：在反应器出口位置，温度和压力都很高，要求高压加氢换热器能够承受高温高压的工作条件；2、高效换热：高温高压换热器需要具有良好的换热效率，能够迅速将反应器产物和混氢原料进行换热，使其能够迅速降温，并维持生产工艺的平稳进行；3、稳定可靠：高压加氢换热器的工作环境恶劣，要求设备能够稳定可靠地工作，保证生产工艺不受影响法兰换热器的结构形式及优缺点1、平垫结构管箱法兰及管箱侧法兰之间的管板两侧用金属平垫。
优点:结构简单，便于制造。
当法兰与垫片热膨胀系数不同时，较为有利，尤其是在大直径的条件下。
缺点：垫片对轴向回弹补偿很小，一旦主螺栓与法兰有一定的温差时，当法兰的热膨胀大于主螺栓时，主螺栓的伸长超过它自己的弹性变形长度时，并且又处于工艺降温过程的条件下，就要发生泄漏。
采用的对策：缩短主螺栓长度改变密封效果，即尽量采用栽丝螺栓，但这样对于检修拆卸有较大的难度。
2、八角垫结构(图1)由于平垫的回弹较小，为了解决这个问题采用八角垫形式，目前广泛采用，但当换热器的直径较大时，也发现了泄漏问题。
八角垫材料往往与法兰的材料线膨胀系数不同，当温度比较高，直径大，因有较大的膨胀差制，很有可能泄漏。
而且经常发现八角垫密封面上有皱褶变形，法兰密封面槽上有压痕。
这就是检修时必须重新修复密封面，更换八角垫。
图1活动管板换热器（T-ST A R E-102）3、Ω形结构（图2）工厂生产中，如国外漏将产生较大的损害，对环境和人员带来很大的危险，所以人们采用Ω环结构。
优点：密封可靠，不容易发生泄漏，这种结构有较大回弹补偿，当主螺栓被拉伸较长时，超出弹性变形而不能补偿时Ω形可以张合，有比较大的补偿能力，食用安全可靠。
高压换热器密封结构介绍与选用
科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·56·2018年第23期文章编号：2095－6835（2018）23－0056－03高压换热器密封结构介绍与选用王治刚，罗永智，陈体科，李向前（兰州兰石重型装备股份有限公司，甘肃兰州730314）摘要：密封结构的合理设计和选用是保证换热器安全、有效运行的关键。
介绍了高压换热器的金属环密封结构、隔膜密封结构、Ω环密封结构、螺纹锁紧环密封结构，主要从结构构成、结构特点、密封原理及选用原则4个方面进行了概括总结，为同类设备提供了选用及设计参考。
关键词：高压换热器；密封结构；工作原理；选用原则中图分类号：TH49；TB42文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2018.23.056换热器作为在炼油、煤化工等行业中广泛使用的压力容器[1]，为满足工艺操作条件，生产制造、检修等要求，必须进行非常全面的设计，密封结构的正确、合理设计就是重要环节之一。
对于一般的中低压换热器，采用《热交换器》（GB/T151—2014）[2]标准中“法兰+垫片”的常规密封结构就可以满足设计要求；但对于高压换热器，密封结构的设计并非易事。
基于以上原因，笔者结合工程经验，对高压换热器上广泛采用的金属环密封结构、隔膜密封结构、Ω环密封结构和螺纹锁紧环式密封结构进行了概括分析，为以后的工程设计提供了参考和借鉴。
1金属环密封结构1.1结构组成金属环密封结构如图1所示，通过设备法兰连接，法兰与管板之间采用金属环垫密封，在螺柱的预紧力作用下形成强制密封[3]，具有一定的自紧密封作用。
金属环垫有八角垫和椭圆垫两种，通常采用八角垫。
图1金属环密封结构1.2结构特点金属环密封结构的优点有：①结构简单，制造、拆装容易，安装时，将金属环垫安放在密封槽中，依次错开上紧螺栓即可。
由于该结构零件少、结构明确，也容易判断泄露位置。
加氢改质装置高温高压换热器密封结构性探析与检维修心得
加氢改质装置高温高压换热器密封结构性探析与检维修心得发表时间：2012-11-06T16:35:29.340Z 来源：《赤子》2012年第17期供稿作者：鞠磊[导读] 在安装到位后，用力矩搬手对称紧固一遍内外压紧螺栓。
鞠磊（大庆炼化公司炼油二厂加氢改质车间，黑龙江大庆 163000）摘要：根据加氢改质装置操作条件，从密封基本思路，结构特点、失效原因及经济性评价等方面对加氢改质装置中常用的高温高压换热器密封结构进行详细分析。
对比分析结果表明，目前在我加氢改质装置中，使用的是螺纹锁紧环密封结构，在线清洗技术的施工过程中要达到理想的目的，务必同时进行化学、物理、机械作用，以达到延长使用周期和提高生产效率的目的。
关键词：换热器；密封结构；高温；高压；检维修；分析1 螺纹锁紧环密封结构1.1 密封结构及原理。
螺纹锁紧环密封结构属于强制密封，其密封原理是，管箱和筒体焊接为整体，固定管板置于管箱内，盖板由螺纹锁紧环固定，螺纹锁紧环与管箱通过长节距梯形螺纹连接。
长节距梯形螺纹主要承受管程压力引起的轴向力和密封压力。
壳程密封垫片通过顶压螺栓-管箱套筒-盘根压环1-盘根-盘根压环2-管板-垫片的次序压紧，运行时通过外圈压紧螺栓-外压杆-外压圈-密封盘-外密封垫片的次序紧固压紧。
管程压力引起的轴向力通过管箱平盖-螺纹锁紧环-管箱-管束承担。
壳程压力引起的轴向力通过管板-管箱内筒-顶压螺栓-分合环-管箱-壳体。
1.2 密封特点。
优点：（1）所有螺栓均受力，尺寸较小。
（2）适用于高温高压的工作环境。
（3）全机械拆装，不需要动火作业。
（4）工作载荷通过端板，内套筒，分合环，螺纹锁紧环等构件由筒体管箱承担。
（5）设计结构精巧，管程连接管线与管箱直接连接，大大减少高温高压密封点数目。
（6）内密封压紧部件多，尺寸链长，系统回弹力较大，适应于温度、压力波动的工作环境。
（7）若在使用过程中发生内、外密封泄漏，均可在不停车条件下，通过紧固内外圈压紧螺栓达到密封效果。
高压换热器密封结构的设计
高压换热器密封结构的设计摘要：换热器广泛应用于石油、化工等多个行业，在其运行的过程中，需要全面合理的设计才能达到密封、换热等效果，满足工业运行及生产等多个条件。
密封结构的设计尤为重要，按照我国现行标准，普通密封法兰和垫圈设计可以满足换热器本身的操作要求。
但随着部分装置规模的不断大型化，换热器也向着高参数化发展，呈现出大直径、高温、高压的参数特征。
因此，高温高压换热器密封结构的优化设计十分值得学习与探讨。
关键词：高压换热器；密封结构；设计引言高温高压换热器作为装置中的重要组成单元，需要保证其高效平稳的运行，因此在设计密封结构的过程中，要优先考虑设备的安全性与经济性。
高温高压换热器自身密封结构性能的良好与否，会直接影响到换热器在运行过程中的安全性，而设施自身的经济性，则需要通过设计与选用方案或密封结构的优化来保障。
本文对高温高压换热器上广泛使用的金属环密封结构、Ω环密封结构、螺纹锁紧环密封结构和隔膜密封结构进行了分析，以提供参考。
1高温高压换热器密封结构的特点上述四种高温高压换热器密封结构具有以下特点。
（1）金属密封环结构中的八角垫或椭圆垫密封结构组成相对简单，且技术较为成熟，对于在压力和直径方面设计要求相对不高的换热器而言，是一种可以优先选择的密封结构形式；（2）Ω环密封结构简单且不易泄露，整体造价较低，如果介质具有腐蚀性，为确保在维修周期中Ω环密封结构不会因腐蚀而受损，需要对其材质进行合理的升级；（3）螺纹锁紧环密封结构复杂却也紧凑，换热器本体体积小，多采用双壳程双管程的结构，换热效率高于其他密封结构。
且该密封结构为双密封，外部由螺纹代替主螺栓，内部由分合环、分程箱和管板逐级压紧密封，如在运行过程中泄露也不需要停车检修，紧固压紧螺栓即可达到密封要求；（4）隔膜密封结构与螺纹密封结构相似，相同体积下重量低于螺纹密封结构，具有易拆卸，加工精度要求低，密封简单不泄露的优点，适用于高压加氢装置。
本文依序对这四种密封结构进行介绍与分析。
Ω 环密封结构在高压换热器中的应用
Ω 环密封结构在高压换热器中的应用郭晓岚, 范熙火亘摘要: 对国内外目前使用的高压换热器的密封结构、制造、检修及经济合理性等方面进行分析比较,优选了Ω环密封结构,并应用于抚顺石化分公司120 万t/ a 催化柴油加氢精制(改质) 装置5 台高压换热器中,保证了密封的可靠性,节省了投资。
关键词: 换热器;密封结构;Ω密封环;应用随着对油品质量要求的提高,加氢精制及改质技术被广泛应用,各炼油厂不断改进或新建加氢装置,该装置的操作介质为高温、高压、易燃、易爆的油气、氢气和少量硫化氢,故对高压换热器的密封要求很严,高压密封结构的设计既要满足密封性能又要便于制造、安装和检修。
高压换热器密封设计主要是防止高温高压有腐蚀流体的内泄和外漏,拆卸装配容易,经济合理。
其密封结构特点: ①为使垫片达到足够的预紧密封比压和操作密封比压,保证密封性能而不致于将垫片压溃,常采用金属环垫片,垫片和密封面的接触面尽量窄。
②密封面应尽量靠近筒体内壁处,以减小法兰和主螺拴的尺寸,降低密封承压件金属质量。
③若操作介质比较干净,密封元件材料具备防腐性能,应避免采用大法兰结构。
④结构简单。
⑤采用自紧和半自紧式密封。
⑥减少密封空间。
1 常见密封结构分析与比较国内加氢精制裂化装置中的高压换热器多采用卧式U 型管换热器,固定端管板采用可拆卸连接,管束可抽出进行清洗维修。
这种型式的换热器的密封性能好坏在于管、壳程筒体端与管板之间的密封结构选择是否合理。
1. 1 八角金属环垫片密封这种密封结构是将固定端管板夹在壳体法兰和管箱法兰之间,用八角形金属环作为密封垫片,由螺栓紧固力预紧来完成密封。
特点是结构简单,制造、安装和检修容易。
但法兰和螺栓尺寸很大,质量大,造价高,易泄漏,已很少使用。
1. 2 螺纹锁紧环密封螺纹锁紧环密封结构在高温高压换热器的设计中应用较广,其密封结构见图1。
拧紧外圈螺栓,通过顶柱、固定环和垫片压板压紧垫片,实现管程密封。
拧紧内法兰螺栓,通过分程套筒和管板压紧壳程垫片,实现壳程密封。
欧米伽环换热器维修论文概要
加氢装置Ω环密封高压换热器的检修工艺杜昊,任俊杰,董秀丽,黄艳,王志坤中国石油华北石化公司,河北任丘 062552摘要:介绍了Ω环密封高压换热器的检修工艺, 对设计、使用及检修中的问题进行了分析, 提出了解决办法。
关键词:Ω环,换热器,检修加氢装置工艺介质易燃易爆,包括加氢换热器在内的主要设备在高温、高压及有氢气和硫化氢存在的条件下运行, 要求设备具有很高的可靠性。
加氢换热器一般设计压力 7.0~ 20MPa 、温度 300~500℃ , 材料为 15CrMoR+321或 2.25Cr-1Mo+347,是石化行业中设计难度高、制造难度大的换热设备。
选择何种密封结构至关重要,直接影响加氢换热器密封可靠性及制造难易程度。
因此管板与管箱、壳体的密封结构成为加氢换热器结构设计最重要的环节。
目前常用的换热器密封结构形式有金属环垫(八角垫、椭圆垫密封、螺纹锁紧环、隔膜密封(盖板式密封、Ω环密封等。
1 Ω环换热器简介Ω环换热器的管板与管箱法兰、壳体法兰的密封采用Ω环密封结构,如图 1所示,利用回转壳受压性能好的机理,设计制作Ω环密封元件;密封环与法兰、管板以角焊缝的形式连接,介质和环境完全隔绝,有效的解决了其它类型垫片可能出现的密封面失效问题, 属于无垫片密封。
Ω环密封结构设备主螺栓具有较小的预紧和操作载荷,减小了设备法兰与主螺栓的尺寸和重量。
同钢垫圈密封结构(八角垫、椭圆垫和螺纹锁紧环密封结构相比, Ω环密封结构兼有两者的优点,拆卸检修方便、密封绝对可靠等特点。
同时具有制造简单、重量轻、造价低、占地面积小以及直径、压力、温度适用范围广的优势,特别适合在石化企业的加氢装置、重整装置以及化肥装置中推广使用。
可减小设备检修强度、提高设备的可靠性,节省设备的一次性投资,具有较高的经济效益和社会效益,有着广阔的应用前景。
该结构换热器国内自1996年研发至今,已在很多加氢装置推广使用。
图1 Ω环换热器结构简图2 Ω环换热器的检修技术要求由于Ω环换热器的管板与管箱法兰、壳体法兰的密封采用Ω环密封结构, Ω环换热器的拆装难度在于合焊及切割两瓣Ω环,其余与普通大法兰式换热器没有区别。
高压换热器密封浅析
高压换热器密封浅析张林（中国神华煤制油鄂尔多斯煤制油分公司，内蒙古鄂尔多斯017209）摘要:中国神华鄂尔多斯煤制油煤直接液化项目由于介质较为复杂，温度和压力较高，所用设备均为国内外先进设备。
其中高压换热器的采用尤能体现这一点，不仅有国内成熟的螺纹琐紧环密封结构，还有Ω环密封结构，甚至还采用波齿垫密封和八角垫密封。
本文旨在简要论述各种密封形式，讨论各种密封形式在实际应用中的效果和通过检修拆检对各种密封形式一个综合考量。
关键词:高压换热器密封;螺纹琐紧环密封;Ω环密封;波齿垫密封;八角垫密封中国神华鄂尔多斯煤制油煤直接液化项目由于介质较为复杂，不仅直接面临高温高压氢气、硫化氢气体的侵蚀，而且介质中固含量较高，因此所采用设备均为国内外先进设备。
其中高压换热器的密封形式，根据不同的工况，采用了不同的密封形式。
各种密封形式达到了很好的密封效果，为煤直接液化的正常生产奠定了坚实的基础。
煤直接液化项目工艺条件苛刻，在选择高压换热器的密封结构时，尤为谨慎。
高压换热器的密封结构不仅有国内成熟的螺纹琐紧环密封形式，还有Ω环密封结构，甚至还采用波齿垫密封和八角垫密封。
本文旨在论述各种密封形式，讨论各种密封形式在实际应用中的效果和通过检修拆检，对各种密封形式作一个综合考量，为以后装置设计和建设过程中高压换热器的选用提供一个参考。
1高压换热器密封形式1.1八角垫密封按照GB150-2011,八角垫密封是一种强制密封方式，由上、下法兰及安装于上、下法兰槽内的八角密封垫组成，在强制力作用下，槽侧面与八角垫的斜面相接触实现密封，斜面的倾斜角为23度。
图1八角垫密结构换热器示意八角垫密封换热器密封结构简单，与低压换热器结构类似，将固定端管板夹在壳体法兰和管箱法兰之间，用两个八角形金属环作为密封垫片，由螺栓紧固力预紧来达到密封效果，如图1所示。
神华煤制油项目采用八角垫密封换热器一台，管束为U 型管结构。
换热器管程设计压力达14MPa ，壳程设计压力达15MPa ，换热器为差压设计，该换热器由抚顺机械炼化设备有限公司制造。
高参数条件下Ω形密封环的结构优化
高参数条件下Ω形密封环的结构优化穆大春;贺小华【摘要】Ω形密封环广泛应用于高温、高压及强腐蚀性等高参数环境.采用有限元法,对某氨合成塔Ω形密封环结构进行热应力分析,进一步采用全析因法,探讨Ω形密封环主要结构参数环壳内径R和厚度T对分析结构应力的影响,获得结构的较优解.分析结果表明,考虑温差条件的Ω环应力与结构参数R和T的变化规律与纯内压条件下Ω环应力变化规律存在显著差异,较大的环壳内径和较薄的环壳厚度下Ω形密封环热应力水平较低.研究结果为高参数条件下Ω形密封环设计提供参考.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2016(000)010【总页数】4页(P32-35)【关键词】Ω形密封环;热应力;结构优化;高参数条件【作者】穆大春;贺小华【作者单位】南京工业大学机械与动力工程学院,江苏南京211816;南京工业大学机械与动力工程学院,江苏南京211816【正文语种】中文【中图分类】TH16Ω形密封环（简称Ω环）与普通密封垫片相比，抗压抗疲劳能力强，多用于高温、高压、强腐蚀性以及操作中压力、温度波动剧烈的场合。
在一些化工设备中，由于特殊的操作工艺，Ω环两端的连接件存在着较大的操作温度差，使Ω环承受着轴向温度梯度，从而引起较高的热应力。
近年来，存在操作温差的氨合成塔出口废热锅炉焊接密封泄漏事故时有发生［1］，对Ω环焊接密封结构进行热应力分析具有重要意义。
文献［2-3］针对垫片密封结构和非垫片密封结构的热应力进行研究。
文献［4］采用非线性有限元法对某特定结构的Ω环进行应力分析，得出最大应力应变位置；文献［5］求出了两种常用材料在常温下关于4个不同结构参数Ω环结构的极限载荷，并拟合了极限载荷的计算公式；文献［6］推导了某Ω环结构的应力计算公式，并对其进行强度校核；但文献［4-6］均没有考虑温差应力的作用。
文献［7］对某氨合成塔的Ω环结构进行热应力分析，但这里没有考虑Ω环轴向温度梯度的影响，其结果的可靠性有待商榷。
高温高压换热器密封结构类型分析
封，该种密封结构经过大量的实践证明值得规模化应用及推广，且其属于非强制密封一类。
同时，该种密封结构是以法兰垫片密封结构作为基础经过改良而得到的。
其中所用的Ω形环是一种焊接结构的密封元件，是由两个半Ω形环焊接组成的。
该种密封结构密封原理如下：在在高温高压换热器的法兰和管板上分别将两个半Ω形环焊接其上，在之后的组装换热器壳体及管箱部分工作中，针对两个半Ω形环做出密封焊接，最终组成一个完整的密封结构[2]。
在经过这一步操作之后，Ω环实际上就成为了管箱或者是壳体的组成部分之一，也就意味着需要同时承担来自管程和壳程的压力，换热器内部的螺栓则需要全面承受因为介质压力引发的轴向力。
该种密封结构具备如下几点优势：第一，Ω形环环壳部分虽然直径较小且壳壁较薄，但却可以承受较高的压力数值。
第二，Ω形环作为焊接结构的一种，能够做到将盛装介质和外界环境完全隔绝。
第三，Ω形环因其自身在轴向变形能力上具备优势，不会受到来自温度、压力等方面的变形差异的影响。
第四，该密封结构体系、制造和拆装较为便利，密封效果较为优秀，很好的避免了使用其他类型垫片可能会出现的密封面失效现象的出现，同时也不会因为受密封面的变形错位影响出现介质泄漏问题。
同时，其缺陷也较为明显，在制造过程中有着较高的精度要求。
第二，焊接工作需要在两片法兰深处的缝隙和连接螺栓的内侧完成，这也为焊接工作的顺利有效进行带来了一定的阻碍。
第三，在换热器拆装检修工作进行的时候，需要针对金属密封环进行焊接和切割，同时这种密封环在重复使用次数达到一定限制之后，需要及时进行更新。
第四，使用该种密封结构的设施很容易在密封环中的较低位置上产生积液，并继而使得密封环出现腐蚀破损现象。
1.3 螺纹锁紧环性质密封结构该种类型的密封结构可以从管程和壳程的压力差异出发，将之分为高-高压型和高-低压型。
前者是需要在管程和壳程均处于高压工作状态下的时候选用的。
这两种形式的密封结构大致上是相似的，而其中高-低压性质结构的螺纹锁紧环密封结构只组成相对较为简便，而高-高压结构下的管程和壳程密封全部是需要通过螺纹锁紧环的形式来实现的。
Ω型密封环组焊压紧装置在高温高压换热器中的应用
Ω型密封环组焊压紧装置在高温高压换热器中的应用摘要：介绍了Ω型密封环组焊压紧装置的结构，加工精度，厚度及装配关键词：Ω型密封环组焊压紧装置；压板；设备法兰化工行业的产品，随着对油品质量要求的不断提高，精制及改质技术被广泛地应用，高温高压换热器的密封结构要求越来越严，密封结构的设计既要满足密封性能，又要便于制造和安装。
在高温高压换热器设计中，对于设备法兰密封面通常采用Ω型密封环结构，是一种无泄漏密封结构。
Ω型密封环作为承压密封元件，是由一对Ω型半环组焊而成，其环壳部分直径小，壁厚2～3mm。
Ω型本身具有较好的轴向变形能力，不受温度、压力波动大和结构变形不一致的影响，能承受很高的压力，介质和环境完全隔绝。
Ω型密封环不但防止高温高压有腐蚀性流体的内泄和外漏，而且解决了其它类型垫片可能出现的密封面失效的问题，不会因密封面变形错位而导致泄漏，其密封结构简单，制造、拆卸及装配容易，具有非常稳定的密封作用，既安全可靠又经济合理。
在制造过程中，Ω型密封环与设备法兰焊接时，要求高度对中，错边量要求特别小，零部件加工及组焊要求较高。
由于受螺栓干扰，结构限制，焊接有很大的难度，Ω型密封环容易发生变形，在焊接时需将Ω型密封环压紧固定。
以往通常采用与设备法兰规格尺寸相一致的法兰环与设备法兰紧固在一起，将Ω型密封环夹紧在中间，防止产生变形。
但是，采用这种方法不仅使焊接时空间受限，焊接操作困难，而且根据不同规格的设备法兰，来配做不同规格的工装模具，制造成本非常高。
我们经过实践，研制出了Ω型密封环组焊压紧装置，这种压紧装置不仅解决了Ω型密封环与设备法兰焊接时产生的变形问题，更重要的是实现了不同规格的设备法兰与Ω型密封环焊接时都通用同种工装模具，解决了以往一种规格的设备法兰与Ω型密封环焊接时就要配制一个法兰压紧环的问题，实现了工装模具的通用性，大大降低了设备造价。
1 结构特点分析1 .1 Ω型密封环组焊压紧装置的结构特点见图1：1.2 Ω型密封环组焊压紧装置的A向视图见图2：由图1和图2可见Ω型密封环组焊压紧装置的结构较为特殊：(1)、采用多瓣压板来压紧的通用型工装模具，解决了不同规格的设备法兰与Ω型密封环焊接时，不需要使用法兰环。
高压换热器Ω密封环更换检修施工工艺研究
高压换热器Ω密封环更换检修施工工艺研究靳华锋 刘青山（北京燕华工程建设有限公司，北京１０２５０２）摘 要： 分析了高压换热器Ω密封环的特点，探讨了高压加氢装置检修中Ω密封环更换施工工艺，介绍了检修中存在的问题及注意事项。
检修后的换热器运行正常，投产后产量完全达到设计负荷。
关键词： 高压换热器 Ω密封环 检修文章编号： １６７４－１０９９ （２０２０）０２－００５０－０４ 中图分类号：ＴＱ０５１ １ 文献标志码： Ａ收稿日期：２０２０－０２－２４。
作者简介：靳华锋，男，１９８４年出生，２００６年毕业于承德石油高等专科学校数控技术及应用专业，北京燕华工程建设有限公司上海分公司技术负责人，从事石油化工装置新建、改扩建及装置检修、设备维护保养工作，负责现场管理及材料焊接方面的研究。
中国石化上海石油化工股份有限公司高压加氢装置高压换热器ＥＡ－１０４新鲜进料流出物换热器由管箱＋Ｕ型管束、壳程壳体组成，管板与壳体法兰之间采用Ω密封环密封。
该换热器壳程设计压力１７ ４ＭＰａ，管程设计压力１６ １ＭＰａ；管箱、管板、壳体材质为１２Ｃｒ２Ｍｏ１Ｒ＋不锈钢堆焊层（３０９Ｌ＋３４７Ｌ），其中Ω环材质为３１６Ｌ，Ω环弯管厚度为４ｍｍ。
该换热器Ω环已使用３个周期，Ω环已经重复装、拆３次，每次拆装都需将Ω环弯管密封腔沿中线切割焊接，多次切割、焊接奥氏体不锈钢，易发生碳化物析出，导致晶间腐蚀，影响焊接接头组织性能，因此本次检修要将管板与壳体法兰连接处Ω环进行更换。
Ω环弯管较薄，结构特殊，且现场施工焊接空间狭小，施焊困难，检修焊接质量直接影响Ω环密封质量，因此施工中需选择合理的施工工艺并严格过程管控。
１ 高压换热器Ω环密封结构与特点分析高压加氢装置换热器是加氢装置的核心设备之一，其操作条件苛刻（高温、高压、临氢），制造技术要求高，造价昂贵。
加氢换热器的操作介质易燃、易爆，且操作温度与压力均很高，因此不允许有任何的泄漏，这使得密封结构成为加氢换热器结构设计中最为重要的环节。
临氢高压换热器用Ω环的焊接
临氢高压换热器用Ω环的焊接易国英【摘要】高压换热器用Ω型密封环材质为奥氏体不锈钢316L,由于Ω环弯管较薄,且结构特殊,施焊空间狭小,焊接困难,一般采用手工钨极氩弧焊；为防止背面金属氧化,Ω环内应充氩气保护,由于Ω环腔体较大,将浪费大量氢气,且保护效果不理想.通过焊接试验,在Ω环中间对接焊缝焊接时采用一种具有特殊涂层的焊丝打底(TGF316L),焊接时,涂层熔化后会渗透到熔池背面,形成一层致密的保护层,使背面金属不受氧化；待打底结束后,采用实芯焊丝(ER316L)盖面,该工艺既有效地防止了316LΩ环背面金属氧化,又节约了大量的氩气,同时也获得了满意的焊接接头质量.实践证明此焊接工艺在实际生产中是可行的.%The material of Ω sealing ring on high pressure heat exchanger is made of austenitic stainless steel,because of the Ω sealing ring is thin and narrow with special structure,and the welding space is small and narrow,it is very difficult to weld.So.GTAW is generally adopted;at the same time,if the back side is no argon for protection,the austenitic stainless is very easy to oxidize when used TIG welding,even we use argon to protect the back side when welding.it can waste large amount of argon,and the result is not sure to be ideal.The article gains a reasonable welding procedure using a kind of self-protecting rod as the first layer(TGF316L),there is a thin layer of covering,the welding slag can penetrate through the welding pool over the back side of melting metal,this can avoid the back side of melting metal being oxidized.The welding procedure has been proved to be satisfied in practice.【期刊名称】《电焊机》【年(卷),期】2011(041)009【总页数】3页(P50-52)【关键词】Ω型密封环;奥氏体不锈钢;焊丝TGF316L;焊接工艺【作者】易国英【作者单位】青海油田管道输油处,青海格尔木816000【正文语种】中文【中图分类】TG457.1高压换热器是加氢裂化装置中的核心设备之一，由于Ω型密封环(简称Ω环)密封盖板封焊式换热器是靠盖板外周密封焊来实现管箱密封的，使得密封所需螺栓预紧力小，螺栓主要承担内压引起的轴向力，密封则由焊接而成的Ω环来承受，因此螺栓直径大大缩小，具有结构简单，密封安全可靠等优点；检修拆卸管束时，用砂轮将密封焊缝磨去，将盖板打开即可抽出管束，检修后再封焊，该种换热器特别适用于干净介质和长周期操作的场合。
Ω高压换热器密封环泄漏分析及检修策略
Ω高压换热器密封环泄漏分析及检修策略发表时间：2021-01-07T07:50:08.267Z 来源：《中国科技人才》2021年第1期作者：陈多会[导读] Ω高压换热器是现代化加氢装置原料油反应生产过程中必不可少的设备之一，该设备使用过程中容易受到自身结构、材质以及生产工艺水平的影响，从而出现密封环频繁泄漏的问题，严重影响生产效益与安全性。
辽阳石油化纤公司建修公司辽宁辽阳 111003摘要：Ω高压换热器是现代化加氢装置原料油反应生产过程中必不可少的设备之一，该设备使用过程中容易受到自身结构、材质以及生产工艺水平的影响，从而出现密封环频繁泄漏的问题，严重影响生产效益与安全性。
本文首先结合具体案例分析了Ω高压换热器密封环出现泄漏的现状，其次结合实际参数与影响因素，探讨了导致Ω高压换热器密封环泄漏的相关原因，最后则针对Ω高压换热器密封环泄漏的现状提出了相应的检修改进策略，希望可以提升Ω高压换热器的应用效果，取得良好的经济效益。
关键词：Ω高压换热器；密封环泄漏问题；优化策略引言Ω高压换热器作为一种特殊设备，主要用于解决反应物与原料油的换热问题，在实际使用过程中需要经过多道工序，整体工作负担高、压力大，再加上各种不同型号的换热器自身材质、强度与工艺存在差异，所以Ω高压换热器密封环泄漏的问题屡禁不止，严重影响了生产的效益与可靠性。
为了进一步分析Ω高压换热器密封环的检修策略，现结合具体案例分析如下。
一、工况概述本次研究选取某加氢装置Ω高压换热器，该设备型号为E6101，主要景观反冲洗过滤器过滤后进入到缓冲设备当中后的原料油，景观料泵内部升压混合循环氢，再次进入到高压分离设备当中，在分离器当中实现水、油、气的三相分离，随后管程材料与壳程材料都会发生影响，该换热器投入使用后，多次出现密封环泄漏问题，未得到及时处理，严重影响到生产可靠性与经济效益。
二、Ω高压换热器密封环泄漏分析Ω高压换热器第一次泄漏出现于操作工夜班巡检过程中，发现换热器周边有油气味道，经过可燃气体检查后发现泄漏点，逐一排查后发现具体泄漏位置为Ω高压换热器密封环，该换热器的浮头上部存在泄漏，此时密封环本体已经发生损坏，仔细观察后发现泄漏的介质主要包括硫化氢、氢气以及汽油等等混合物质。
换热器结构原理选型及操作
以降低成本。另外，生产所得的油品或化工产品， 需要将其冷却或冷凝，以便储存和运输。以上这些 与热量有关的过程都需要使用换热设备。 使用换热设备是为了达到加热或冷却的目的，如 果将那些需要加热的流体与需要冷却的流体，经过 换热设备相互换热，既可回收热量，又可降低冷却 水的消耗。 综上所述，换热设备是炼油、化工生产中不可缺 少的重要设备。换热设备在动力、原子能、冶金及 食品等其他工业部门也有着广泛的应用。
换热器
一、概述
在炼油、化工生产中，绝大多数的工艺过程都有 加热、冷却和冷凝的过程，这些过程总称为换热过 程。传热过程的进行需要一定的设备来完成，这些 使传热过程得以实现的设备就称之为换热设备。据 统计，在炼油厂中换热设备的投资占全部工艺设备 总投资的35％～40％,因为绝大部分的化学反应或传 质传热过程都与热量的变化密切相关，如反应过程 中，有的要放热，有的要吸热，要维持反应的连续 进行，就必须排除多余的热量或补充所需的热量； 工艺过程中某些废热或余热也需要加以回收利用，
密封结构——螺纹锁紧环
1 -管箱壳体； 2-固定螺栓； 3-固定螺栓； 4-管箱盖； 5-垫片压板； 6-固定环； 7-螺纹锁紧环；8-压紧环； 9-管程垫片； 10-压环； 11-内法兰； 12-管程开口接管； 13-密封装置； 14-管板； 15-传热管； 16-壳体； 17-壳程开口接管；18-壳程垫片； 19-分程隔板； 20-内部固定螺栓； 21-内套筒
•总体结构图
浮头式换热器和冷凝器，可采用内导流或外导流结构， 管内均可承受高压。
内导流换热器结构图
外导流换热器结构图
内导流筒与外导流筒换热器的区别
Ⅰ、内导流筒换热器是在换热器的壳程筒体内 设置了内导流筒使换热器的前或后端未加导流 筒前难以利用换热的换热管得以充分利用，从 而增大换热器的有效换热面积。
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Ω环密封结构在高压换热器中的应用
郭晓岚, 范熙火亘
摘要: 对国内外目前使用的高压换热器的密封结构、制造、检修及经济合理性等方面进行分析比较,优选了Ω环密封结构,并应用于抚顺石化分公司120 万t/ a 催化柴油加氢精制(改质) 装置5 台高压换热器中,保证了密封的可靠性,节省了投资。
关键词: 换热器;密封结构;Ω密封环;应用
随着对油品质量要求的提高,加氢精制及改质技术被广泛应用,各炼油厂不断改进或新建加氢装置,该装置的操作介质为高温、高压、易燃、易爆的油气、氢气和少量硫化氢,故对高压换热器的密封要求很严,高压密封结构的设计既要满足密封性能又要便于制造、安装和检修。
高压换热器密封设计主要是防止高温高压有腐蚀流体的内泄和外漏,拆卸装配容易,经济合理。
其密封结构特点: ①为使垫片达到足够的预紧密封比压和操作密封比压,保证密封性能而不致于将垫片压溃,常采用金属环垫片,垫片和密封面的接触面尽量窄。
②密封面应尽量靠近筒体内壁处,以减小法兰和主螺拴的尺寸,降低密封承压件金属质量。
③若操作介质比较干净,密封元件材料具备防腐性能,应避免采用大法兰结构。
④结构简单。
⑤采用自紧和半自紧式密封。
⑥减少密封空间。
1 常见密封结构分析与比较
国内加氢精制裂化装置中的高压换热器多采用卧式U 型管换热器,固定端管板采用可拆卸连接,管束可抽出进行清洗维修。
这种型式的换热器的密封性能好坏在于管、壳程筒体端与管板之间的密封结构选择是否合理。
1. 1 八角金属环垫片密封
这种密封结构是将固定端管板夹在壳体法兰和管箱法兰之间,用八角形金属环作为密封垫片,由螺栓紧固力预紧来完成密封。
特点是结构简单,制造、安装和检修容易。
但法兰和螺栓尺寸很大,质量大,造价高,易泄漏,已很少使用。
1. 2 螺纹锁紧环密封
螺纹锁紧环密封结构在高温高压换热器的设计中应用较广,其密封结构见图1。
拧紧外圈螺栓,通过顶柱、固定环和垫片压板压紧垫片,实现管程密封。
拧紧内法兰螺栓,通过分程套筒和管板压紧壳程垫片,实现壳程密封。
在生产操作过程中,如发现壳程介质向管程泄漏,可拧紧内圈螺栓,通过顶柱、压紧环、垫片压板、内套筒、内法兰、分程套筒和管板压紧壳程垫片,实现壳程垫片在线辅助压紧。
这种密封结构适合于管、壳程均为高压的换热器。
但结构复杂,螺纹锁紧环的机加工精度高,制造难度大,造价高。
承压内件(内法兰、螺栓等) 在高温高压条件下容易变形及腐蚀,在发生内泄时又要不断地拧紧螺栓,加大密封压力,使内件受损较大,检修时需要经常更换。
其特点是密封螺栓较小,密封可靠性高。
1. 3 Ω环密封
Ω环密封结构最早见于引进的高压化肥装置中的换热器内。
近几年由兰州石油机械研究所开发的Ω环设计计算方法和制造加工技术,已应用在高压加氢换热器的密封设计上。
其结构型式见图2。
Ω环作为承压密封元件,其环壳部分直径小,壁厚2～3 mm ,能承受很高的压力,介质和环境完全隔绝,是1 种无泄漏密封结构。
Ω环由1 对Ω形半环组焊而成,半环分别焊在法兰和管板上,由于法兰和管板的刚度较大,Ω环本身具有较好的轴向变形能力,不受温度、压力波动大和结构变形不一致的影响,其密封结构简单,制造及拆装方便,密封效果好,解决了其它类型垫片可能出现的密封面失效问题,也不会因密封面变形错位而导致泄漏。
适用压力为7～32 MPa 。
Ω环突出的优点是密封比压为0 ,螺栓预紧力小,螺栓主要承受内压引起的轴向力,因此螺栓直径、法兰厚度和质量均减小,造价降低。
若换热管结垢需清洗,则应沿Ω环顶部焊口切开,检修完
毕组对时再将环焊上。
2 经济性比较
通过对前述3 种密封结构优缺点的分析比较,我们在抚顺石化120 万t/ a 催化柴油加氢精制(改质) 装置5 台加氢换热器的设计中优选了Ω环密封结构。
与八角垫密封结构相比较,两者均结构简单,每吨单价相同,但Ω环无泄漏,质量小,制造费用降低45 万元。
与螺纹锁紧环相比,螺纹环易发生内泄漏,Ω环不会发生内泄漏。
采用Ω环的5 台换热器平均每台重36.5 t ,比采用螺纹环的换热器轻6 t ,可节省投资约200 万元,占换热器总投资的18 %。
3 Ω环密封设计要求
3. 1 防结焦
设计中应对整个换热流程中的介质洁净度和结焦性进行控制,在原料泵前加2 级管道过滤器,原料泵后加自动冲洗过滤器,通过优化换热流程控制介质的换热温度,使混合原料油避开易结焦温度范围区域,减小结焦的可能。
3. 2 锻件要求
Ω环锻件材质0Cr18Ni10Ti ,420 ℃的高温屈服强度为σ012 ≥117 MPa ,化学成分及其它技术要求见JB 4728 —2000《压力容器用不锈钢锻件》,验收级别为Ⅲ级。
锻件应按GB 43315 —84《不锈钢硫酸2硫酸铜腐蚀试验方法》进行抗晶间腐蚀试验。
3. 3 制造
Ω环锻件粗加工后,按JB 4730 —94 进行射线检查, Ⅱ级为合格。
在设备法兰和管板热处理及机加工完成以后再将Ω半环分别焊在法兰密封面和管板上,至少分 2 次施焊,且焊脚高度不小于6 mm。
焊接接头按JB 4730 第四篇进行渗透检测, Ⅰ级为合格。
Ω环半环之间的焊接接头要打磨坡口并分二层施焊,焊后渗透检测, Ⅰ级为合格。
换热器水压试验合格后,在环上下各钻一Φ3 mm 小孔,排尽Ω环内的积水,并彻底吹干,然后将Φ3 mm 孔焊死,焊完做渗透检查。
3. 4 检修拆装
检修拆装时应严格执行Ω环密封结构加氢换热器检修规程。
由于加氢装置中的介质含有硫化物,在开停工时,残留的硫化物遇水或氧反应会生成连多硫酸,因此,在切割Ω环前必须进行碱洗,碱洗后不得用水清洗,用压缩空气吹干,使表面保留碱膜。
若反应器不卸料,则反应残余物在气密试验过程中流经Ω环。
所以必须防止在Ω环内的热空气冷却凝结成水,形成连多硫酸应力腐蚀环境。
防范措施为,组焊Ω环时在最底部预留5～10 mm 不焊,待Ω环其余部分全部焊完后停留一段时间,使Ω环腔内空气冷却至室温后再补焊预留段,避免空气凝结成水分。
气密性试验过程中用蒸气皮带加热Ω环底部直至试验完毕,使其温度超过100 ℃将腔内的水汽化,无法生成连多硫酸。
Ω环切割多次后可拆卸更换。
4 结语
高压换热器是加氢装置中的主要设备,采用Ω环密封结构,可保证换热器使用时无泄漏,安全可靠,也使结构简单,降低设备造价。
目前,这5 台换热器已投入使用,效果良好。