通过有效的法兰管理降低风险

在石油和天然气行业，HSSE（健康、安全、安保和环境）计划的两个主要目标是消除泄漏和防止代价高昂的生产中断。为了实现这些目标，压力设备（锅炉、热交换器、储罐等）管理计划理所当然地受到了高度重视，因为一旦设备发生故障，可能会对健康和环境造成灾难性影响，并影响生产效率。

这些设备之间的法兰连接也同样重要。即使是一个中等规模的设施，也可能有数以万计或数十万计的法兰连接件，每个连接件都在千差万别的物理条件下运行。根据经验，我们知道它们是主要安全壳损失 (LOPC) 的重要来源，因此也是对人类健康和环境造成重大风险的原因。

我们稍后将讨论如何管理这些法兰，但首先让我们考虑一下它们是如何失效和防止泄漏的。

法兰是如何失效的？

当我们谈论法兰连接时，通常指的是两种类型的连接。第一种是法兰，是设备之间的圆形螺栓连接，中间夹有垫片或密封件。第二种是卡箍连接件（通常称为 Grayloc 连接件），依靠卡箍对位于连接件之间的密封环进行压缩。

在这两种情况下，密封件或垫圈的压缩都会产生压力，防止流体泄漏。下面我们将重点介绍这两种连接方式的几种潜在失效方法：

安装不当：不正确的对齐、材料选择和螺栓紧固会导致垫片和密封件压缩不均匀，甚至在连接的两侧产生间隙，从而导致泄漏。
密封件磨损或损坏：随着时间的推移，法兰连接中使用的密封件会退化或出现裂缝，从而影响其密封能力。此外，处理或安装垫圈不当也会造成损坏和安装不当，从而导致泄漏。
螺栓扭矩不当： 固定法兰连接的螺栓或螺柱提供必要的压紧力，以确保密封件能够承受设备内部的压力。随着时间的推移，螺栓会因振动或热循环而松动，导致密封件失去压紧力，进而造成泄漏。
物理或化学损坏：由于现场操作或环境暴露造成的法兰表面变形或腐蚀会影响法兰的完整性。
温度和压力变化： 法兰在运行过程中会承受不同的温度和压力。超出法兰和垫片材料设计参数的极端条件或波动会导致其失效。

既然我们已经了解了法兰失效的方式和原因，那么我们就来谈谈如何确保这种情况不会发生。

适用于法兰的标准有很多，其中规定了法兰的设计、尺寸、材料、安装方法和其他特性。法兰标准的选择通常取决于设施的地理位置。常用的法兰标准包括

该标准由美国机械工程师协会 (ASME) 发布，规定了 NPS 1/2 至 NPS 24 的钢管法兰和法兰接头的尺寸和公差。

该标准同样由 ASME 发布，涵盖高压应用中常用的大直径钢制法兰（NPS 26 至 NPS 60）。

这些标准涵盖的管道通常位于发电站（B31.1）和石油精炼厂（B31.3）。

该欧洲标准规定了 PN（压力公称值）从 PN 6 到 PN 400 的圆形钢制法兰的要求。

日本工业标准 (JIS) 规定钢制管道法兰的公称压力等级为 5K 至 30K。

全面的法兰连接管理计划应通过解决上述潜在的故障原因来降低风险。为此，该计划必须跟踪数量庞大的设备，每种设备都有特定的装配、检查和标准。

很明显，使用电子表格和纸质记录的传统方法会让你失败。

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