10月25日早6:31时左右，潞安丰喜平陆分公司合成车间冷排管道法兰泄漏引起着火。接火情报告后，县应急管理局、县消防救援大队第一时间赶赴现场，展开扑救，6:50左右现场火已扑灭，未检测到有毒有害气体。本次火情造成1人手臂轻微灼伤。
法兰是主要用于管子与管件、阀门、设备等之间连接的零件，是管道系统中不可或缺的零件之一。
法兰泄漏指的是在石油、化工行业中，由于受到温度、压力、腐蚀性介质的影响，物料管线及设备的法兰面出现泄漏。
简而言之
法兰就像是管道的“关节”
正如我们身上的膝盖、手肘
是管道的关键连接部位
历史上因法兰泄漏所引发的事故时有发生。
事故一：唐山市某煤焦化工有限公司“2•23”爆燃事故
2021年2月23日，唐山某煤焦化工有限公司10万吨/年甲醇装置甲醇合成反应器出口管道法兰焊缝断裂，合成产物（约80℃、5MPa压力，氢气占比约70%）泄漏发生燃爆，造成2人死亡。
根原因分析：
甲醇水冷器入口管道连接法兰设计材质为304不锈钢，但实际设备制造选用材质为16锰钢。在环境温度小于100℃、合成气中含有水蒸气的条件下形成了弱酸性环境，对16锰钢材质法兰造成腐蚀，法兰壁厚由18mm减为3mm。在4.2MPa的工作压力下，法兰焊接处整体断裂，泄漏的合成气喷出后与空气形成爆炸性混合物，与管道摩擦产生静电火花引发爆燃。
事故二：柳州市某钢铁公司焦化厂“7·5”着火事故
2023年7月5日10时30分许，柳州市某企业焦化厂二化产车间发生一起焦炉煤气着火事故，造成1人死亡2人受伤，直接经济损失约600万元。
根原因分析：
原因便是终冷塔至脱硫工段总管煤气因压力从顶开阀门法兰处泄漏，高速泄漏的气体经摩擦、冲击产生能量引发着火。
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，近些年由法兰 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 偏口
偏口指管道与法兰不垂直、不同心，法兰表面不平整，当内介质压力超过垫片的负荷压力时，法兰泄漏发生。这种情况主要是在安装、施工或维护过程中造成的，很容易发现。
② 错口
错口指管道和法兰垂直，但两法兰不同心，造成周围的螺栓均不能自在地穿入螺栓孔。在没有其他办法的情况下，只有扩孔或用小一号的螺栓穿入螺栓孔，而该方法是会降低两法兰的拉紧力，并且密封面的密封面线也有偏差，这样非常容易发生泄漏。
③ 张口
张口指法兰间隙过大，造成外载荷时，如轴向或弯曲载荷时，垫片会受到冲击或振动，压缩力消失，从而逐渐失去密封功能，导致密封失效。
④ 错孔
错孔指管道与法兰同心，但两个法兰相对的螺栓孔之间的距离偏差较大，使螺栓产生应力。这种力会引起螺栓的剪切力，螺栓会被长时间切断，导致密封失效。
⑤ 应力影响
安装法兰时，两个法兰的对接，应该是比较规范和标准化的，但在系统生产中，管道进入介质后，管道温度发生变化，管道膨胀或变形，使法兰受到弯曲荷载或剪切力的影响，容易导致垫片失效。
⑥ 腐蚀影响
由于腐蚀介质对垫片长时间侵蚀，使垫片发生化学变化，垫片开始变软，失去压紧力，造成法兰泄漏。
⑦ 热胀冷缩
由于流体介质的热膨胀和冷收缩，螺栓膨胀或收缩，垫圈会因此产生间隙，介质会通过压力泄漏。
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。
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法兰过程管理
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。
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。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。清洗时要检查螺纹有无损伤，螺母能否顺利旋合到螺柱的任意位置，不合格螺栓禁止采用。
1.3 设备选用
根据螺栓规格不同，使用不同的拧紧设备，主要采用手动力矩扳手、电动力矩扳手和液压扳手。力矩≤1000N·m 的螺栓可采用手动力矩扳手进行紧固，力矩大于 1000N·m 的螺栓推荐使用电动力矩扳手或者液压扳手进行紧固，可配套冲击扳手进行初紧，以提高初紧效率。
1.4 法兰安装
1）法兰安装前，要对法兰密封面及垫片进行检查确认，确保没有影响密封性能的缺陷，且要清除法兰密封面的保护油脂。
2）连接法兰的螺栓应能自由穿入。
3）法兰螺栓安装方向、外露长度应一致。
4）用手拧紧螺母，确保螺母能在螺柱上转动顺畅。
5）法兰安装不能偏斜，法兰密封面的平行度要满足规范要求。
1.5 螺栓紧固
法兰连接螺栓应对称顺序拧紧，紧固力矩值需要分级进行增加，直到获得最终要求的扭矩，具体的步骤如下：
步骤 1：用手带紧螺母，用手动扳手初步紧固，同时要控制好法兰平行度。
步骤 2：按 30%最终力矩值上紧螺栓，采用对称法紧固，核实法兰间距以确保一致性。
步骤 3：按 60%最终力矩值上紧螺栓，采用对称法紧固，核实法兰间距以确保一致性。
步骤 4：以目标力矩值上紧螺栓，采用对称法紧固，核实法兰间距以确保一致性。
步骤 5：继续以目标力矩值紧固螺栓，采用顺序紧固，最终核实法兰间距以确保一致性。按照上述步骤对法兰螺栓紧固完成后，用记号笔沿着螺柱/螺母的端面画上十字交叉线，如有条件可在法兰上系挂标识牌，标识牌上标注好管线号、法兰编号、目标力矩值、操作人及操作时间等。
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螺栓紧固载荷计算
选择合适的紧固载荷也是法兰管理的重点， 目前国内规范及文献资料中没有一个统一的、标 准的计算方法，给出的大多是一个固定的紧固力 矩值，然而紧固力矩并不应该是一个固定值而是一个区间值，一是要保证法兰连接口达到密封性 能，二是要保证垫片不被破坏及螺栓不被拉断或 失效；
另外，螺栓紧固力矩也不是很精确的数值，从力矩计算公式：
T=KFd 来看，式中：T 为力矩，K 为扭矩系数（一般取 0.1~0.2），F为预紧力，d为螺栓公称直径，扭矩系数K是个变化值，这和螺纹结合面的光滑度、螺母与法兰端面的光滑度以及是否采用润滑都相关，扭矩系数的变化对力矩 值的影响很大，因此，为了减少误差应保证预紧力的计算准确。
2.1 按垫片性能计算预紧力
1）操作状态下按照垫片最小压紧力，计算单 个螺栓紧固需要的最小载荷 Fo , 公式为：Fo=(F+ Fp)/n，式中：F为操作状态下内压引起的总轴向 力，Fp 为操作状态下最小垫片压紧力，n为螺栓 数量，F及 Fp 的计算方法参照 GB150.3。
2）预紧状态下按照垫片最小压紧力，计算单个螺栓紧固需要的最小螺栓载荷 Fg1，公式为：Fg1=Fa/n，式中：Fa 为预紧状态下最小垫片压紧 力，计算方法参照 GB150.3。
3）按照垫片的最大允许应力，计算单个螺栓紧固需要最大螺栓载荷 Fg2，公式为：Fg2=(Sg×Ag)/n，式中：Sg 为垫片最大允许应力，Ag 为垫片密封面积。
2.2 按螺栓允许应力计算预紧力
按照螺栓允许应力，分别计算单个螺栓紧固需要的最小螺栓载荷 Fb1 和最大螺栓载荷 Fb2；公式为：Fb1 =0.25 ×Rel ×Ab，Fb2 =0.7 ×Rel ×Ab；式中：Rel为螺栓屈服强度，Ab为螺栓应力截面积。
2.3 综合比较
分别确定单个螺栓紧固需要的最小载荷 Fmin 和最大载荷 Fmax：
Fmin=max(Fo,Fg1,Fb1)
Fmax=min(Fb2,Fg2)
2.4 计算螺栓紧固力矩区间值 Tmin，Tmax
Tmin=k×Fmin×d
Tmax=k×Fmax×d
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质量过程控制要点
3.1 安装前检查
重点检查管内洁，法兰面、垫片是否有损伤，并对螺栓与垫片材质、规格进行检查是否与设计 图纸一致。对于锈蚀的法兰密封面，可采用手动钢 丝刷或其他手动工具除锈，且用清洗剂去除污渍， 检查其密封面的状况，严重损伤的法兰密封面不 予使用。对于检维修装置，法兰拆卸后检查法兰密 封面情况，如有损坏要进行更换。
3.2 法兰螺栓紧固后质量检查
法兰螺栓紧固完成后，项目质检人员按照报 检记录对螺栓力矩、法兰平行度进行抽查，合格后 签字确认。
3.3 试压校验
管道试压是检验法兰密封性能的一个重要手段，在试压过程中要着重检查每对法兰的密封性能，确保法兰无泄漏；试压过程的法兰密封性能检 验要做到以下几点：
1）若发现法兰有泄漏，严禁带压紧固，检查好泄漏点，做好标记，泄压后进行处理；
2）泄压后，复核法兰平行度和螺栓的紧固力 矩，如若平行度不符，松开张口端对面的螺栓，重新进行调整法兰平行度，并按照螺栓紧固步骤重新进行紧固；如若只是螺栓力矩不满足要求，可以直接按照目标力矩进行紧固；
3）法兰调整后，再重新进行试压检验，再次试验以不泄漏为合格，并重新对法兰螺栓进行标记；若还有泄漏，必须泄压后打开法兰，检查法兰密封 面及垫片，更换新的垫片，法兰密封面若是损坏， 进行更换或者在线修复，缺陷消除后，再次试压检 验，直到校验合格后，对法兰螺栓进行标记。
根据上述理论和数据分析可看出管道法兰管理是一个系统性工程，将涉及法兰密封效果的相关因素综合考虑，包括法兰组对、密封面状况、密封垫片质量、螺栓正确使用与扭矩值控制、工艺操作条件变化等。只有通过严格过程管控，加强材料管理并且严格控制紧固载荷，才能有效的避免法 兰可能出现的泄漏风险。
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