管道法兰联接在工程管理中的运用

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[摘 要] 本文结合笔者实际工作经验，对管道法兰的设计、联接等问题进行具体分析与阐述，并对管道法兰联接在未来工程管理中的发展进行展望。

[关键词] 管道法兰； 连接； 工程管理； 运用

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2012 . 22. 041

[中图分类号] TE8； F273 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2012）22- 0072- 02

0 引 言

石油作为人类生存发展最为重要的能源与战略储备，在当前陆地石油面临增长困境的背景下，积极开拓油气资源具有一定现实意义。随着全球经济一体化步伐的加快，对能源的需求量与日俱增，海上石油开发工程逐渐朝向深海领域发展，据相关数据显示，深海能源的储量高达陆地100倍，而深海石油的采集将成为今后石油战略储备的重要途径。当前，海上石油开采的技术与方法不断改进，海底管道的应用尤其广泛。

选择在深海海底铺设管道，具有技术水平高、施工复杂、涉及专业繁多等特征，因此需要多工种技术人员的配合，是一项风险大、投资多的系统性海洋工程，其中如何完成海底管道的水下联接工作，已成为铺设深海管道的关键环节。

1 管道法兰联接的设计与管理

一般情况下，法兰联接主要包括法兰片、密封垫片以及螺栓螺母等构成，可分为法兰垫片的设计、螺栓的设计以及法兰本体设计三大主要部分。在实际工程运用过程中，很少由于压力容器强度问题而引起法兰失效，以密封不佳而出现泄漏事故为主；因此在设计法兰联接过程中，应加强对介质泄漏问题的重视与预防。

1.1 法兰垫片

设计法兰垫片是整个法兰联接的基础环节，以当前设计和应用规范来看，主要表现为垫片预紧密封中的压力以及垫片系数等特征。对于垫片预紧密封压力来说，主要指在没有内压的条件下，形成较为密封的连接处理，以最小压紧力为主，以接触面单位中的压紧力来表示。所谓垫片系数，主要指在施加内压过程中，在垫片中保持一定的压力，确保密封压力栓承担可支配的泄漏介质压力；在具体设计过程中，应结合具体的环境要求，包括管径大小、介质特性等，合理选择垫片的材质、种类及尺寸，计算在预紧状态与操作状态下的合理预紧力，以更好地满足施工要求。

在实际工程运用过程中，多采用石棉垫片、胶皮垫片、石墨高压增强垫片等；在非金属材质的管道中，以膨胀聚四氟乙烯作为主要接口密封垫，可有效补偿由于机械加工、缺陷或者刚性变形等原因产生的误差，实现预紧力的平衡作用。

1.2 螺 栓

在进行螺栓设计过程中，应优先选择合理的螺栓材料，实现理想化的螺栓受力情况；先假设条件为每一套螺栓均匀受力，结合垫片需要的压紧力状况，计算出螺栓的有效面积，以最大值作为实际应用的计算面积。应该注意的是实际配置螺栓的面积与该面积相比略小；在设计螺栓过程中，其关键点在于如何确定螺栓中心圆的直径，并将数值尽量精确化，一般在设计过程中通过选择恰当的螺栓规格与螺栓数量，来保障螺栓中心直径的精确度。

1.3 法兰本体

有关法兰本体的设计计算，可通过华脱乐斯法、铁木辛柯法来实现，当前世界大多数国家更加认可使用华脱乐斯法。在实际生产实践过程中，为了便于计算，一般情况下将法兰划分为整体法兰与活套法兰两大类；任何法兰都可以通过圆筒焊接连接头以及法兰环的牢固程度参数，判断是否与整体法兰或者活套法兰相接近，然后再根据具体方式进行计算。应该注意的是在实际操作过程中，在公称压力范围内，也具备标准体系可供选用。

2 管道法兰联接的注意事项

在进行管道法兰联接过程中，应主要从以下几方面加强注意：

（1） 在法兰联接过程中，应确保其具有相当的强度，在进行紧固过程中不会出现变形现象；保持法兰密封面的清洁、平整；在安装过程中注意清除锈斑或者油渍。

（2） 确保密封垫的耐油性以及抗老化性能，同时保持良好的机械强度与弹性；在安装过程中，根据联接位置的实际形状确定具体截面与尺寸，并正确安放。

（3） 如果联接突面的法兰接触面呈圆环状，应注意避开螺栓孔，采用自制的密封垫更加有效；在螺栓预紧力相同的情况下，接触面小，将提高压强度，更利于密封操作；在联接过程中，如果没有出现突面而采取整体接触的方式，将造成预紧力的分散，可能出现法兰变形现象。

3 未来展望

随着海洋石油事业在我国的飞速发展，将涉及到越来越多的深水海域管道铺设问题。对于较深水的石油管道来说，可能涉及到水下作业机具的配合作用，如接应工具、轴向对准机具等；以海底铺设管道的实际情况来看，亟需自动化程度高、体积小巧便捷、可操作性强的作业机具，提高管道联接的安全性、可靠性；我国应加快研究更多机具，既可提高海底铺设管道的工作效率，也可极大降低成本，不再受到国外技术的约束。但是以当前实际情况来看，我国有关管道法兰联接的应用与实践，与发达国家相比仍存在差距，需要进一步提升技术水平与核心竞争力。

当前，国外研究的法兰连接机具既可以在深水中作业，也可在干式环境中作业，极大拓宽管道联接作业的范围。因此，在借鉴国外成功经验的基础上，我国应进一步加快对法兰联接机具与工艺的研究力度，从密封性能、管径、联接效率、安全性、可靠性等角度为出发点，积极应用先进的控制方法，进一步推动我国深海作业技术的发展。

主要参考文献

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