石油化工裝置的設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, 更重要的是關系到裝置的長周期運轉。隨著煉油化工工藝技術的進步,要求生產(chǎn)運轉周期越來越長, 工藝操作條件越來越苛刻, 使得設備和管道的法蘭泄漏問題更加突出, 近年來應用高溫預緊碟簧技術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%是由于螺栓預緊力下降導致密封的失效。一般地,螺栓原始施加的預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 ), 但由于介質溫度變化、介質壓力變化或機械振動等原因, 將使螺栓松弛, 預緊力發(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, 會導致預緊力的下降。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, 從而導致預緊力全部消失, 密封完全失效。

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

碟簧由于其的壓縮回彈性能, 可以提供動態(tài)的預緊力, 補償法蘭螺栓由于熱脹冷縮、振動等引起的螺栓預緊力松弛。如同上例, M 16 ×100 mm 螺栓增加 20813材質碟簧后, 初始預緊力矩為 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碟簧變形補償, 剩余碟簧變形量為 0.2 mm , 相應地螺栓預緊力矩為 118 N m , 只減少了 28%, 依然能夠保證密封的效果。