浅谈国际工程法兰管理施工

浅谈国际工程法兰管理施工

侯方

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摘要：本文根据陕西化建马来西亚RAPID项目法兰管理工作为例，阐述了法兰管理的概念、工作流程、意义及展望。

关键字：法兰管理，管道安装，扭矩值

国际石油化工安装工程中，法兰管理已经在管道工程中逐步被应用。因此，施工单位掌握法兰管理的技术及方法势在必行。

1.法兰管理的概念及意义

法兰管理是管道施工中对法兰接头材料的保管、预制、组装、螺栓紧固及挂牌等，并形成关于法兰连接的验收记录等工作的集合。

法兰管理具有优点：从材料出库到装置投产全过程管理；法兰管理督促了管道材料的全过程质量监督。消除了法兰紧固根据经验施工的陋习；实现了法兰接头施工的全过程质量控制；施工方法简单；在装置开车时，不需要进行热紧，同时法兰接头信息可追溯。

2.法兰管理的阶段

法兰管理共分为工程实体及资料的两方面管理。法兰管理目标是提高法兰接头的安装合格率，通过信息的可追溯及过程检查为手段，完成整个装置法兰接头信息台账。

法兰管理分三阶段，材料进场前，施工过程中和装置预试车、试车期间。

材料进场前。根据材料的设计图纸及规范要求，对进场的物资进行质量验收，验收完毕后，采用油漆，进行色标设置。法兰验收合格后，对法兰密封面应进行防磕碰及防锈处理。垫片进行固定，防止损坏。螺栓分规格、材质进行摆放。根据试压包对图纸上所有的法兰接头进行编号，并建立台账。

施工过程中，核对图纸，螺栓、垫片的规格、材料不得有误，选择正确的施工方法对法兰、垫片安装及螺栓紧固工作，安装完毕后，悬挂法兰管理的信息牌，完善法兰接头的信息台账。

装置预试车、试车时，在管线进介质及升温后，对检查法兰密封面的安装质量进行检查，检查法兰接头的泄漏和渗漏等情况，还应观察管道的震动、位移等现象。出现异常情况应及时处理。

3. 施工中法兰管理

3.1法兰安装

安装前，检查安装法兰、螺栓和垫片是否有损坏，密封面清洁度等；核对材料的规格、材质和尺寸是否与图纸一致；水平度和垂直度是否满足要求。

3.2螺栓紧固

紧固分为初紧固和终紧固，可以采用手动扭矩扳手，液压的扭矩扳手，液压拉伸扳手。

3.2.1螺栓初紧固

螺栓初紧固，采用手动工具进行紧固，不得采用敲击扳手或者其它工具。

法兰安装前检查合格后，立即开始初紧固，将法兰闭合。初紧固时，应确保垫片与法兰对准。初紧固后保证螺栓均匀受力，法兰副间不发生位移。

3.2.2螺栓终紧固

螺栓终紧固有三种方式：手动拧紧、液压拧紧和液压拉伸。

手动紧固是采用扭矩扳手进行终拧紧，经实践，终扭矩值小于687Nm采用手动紧固效率最佳。

液压拧紧是采用液压扳手进行终拧紧。压力紧固时，应提前按照要求准备正确润滑剂。常用的润滑剂有油脂类、石墨和二硫化钼等。

液压拉伸是通过螺栓拉伸器来完成。液压拉伸与液压拧紧的最大却别就是，螺栓被拉长，转动螺母进行紧固。拉伸过程中应严格控制在弹性变形范围之内。

3.2.3螺栓终扭矩值

螺栓终扭矩值采用ASME PCC-1中公式计算：

式中：T为螺栓最终扭矩值，N.m；K为螺母的摩擦系数D为螺栓外径，mm；F为螺栓预紧力，N；P为螺栓许用强度，MPa；Ab为螺栓根部面积，mm2；d为外螺纹大直径mm；P为螺距，mm。

式中：Tb为螺栓扭矩，Nm；Sbsel为选择装配的螺栓应力，MPa；SgT为装配垫片的压力，MPa；Ag为垫片密封面面积，mm2；Ab是螺栓螺纹根部面积，mm2；Nb是螺栓数量；K是摩擦系数；Øb—螺栓直径，mm。

通过以上计算，可以得到不同材质及规格螺栓扭矩值。

3.2.4螺栓紧固程序及顺序

螺栓紧固时，大原则是按照对角线原则紧固。紧固前在螺栓端面顺时针进行编号，法兰间隙最大的位置编为1号。法兰标号如图1，2所示。

图1.  4螺栓法兰编号                 图2. 8螺栓法兰编号

编号完毕后，依照数字编号进行紧固。表1中列出了螺栓编号的顺序。

表1 螺栓紧固顺序

经过实践，螺栓紧固时，分为4次进行。第1、2、3遍，按照计算的螺栓扭矩值的30%、60%及100%，依照表2的顺序进行紧固。第4遍时，采用终扭矩值100%，以顺时针方向，依次进行紧固，直到所有螺栓全部拧紧为止。

3.2.5法兰管理标识

法兰紧固后，对法兰进行挂牌。根据项目实际，标识牌涵盖的内容应包括装置名称、管线号、试压包编号、法兰编号、操作人员、操作方法和安装日期等信息。

值得注意问题，已经完成法兰管理的法兰被拆开，首先要摘除标识牌，回装时，依然按照如上程序进行检查及施工，重新悬挂标示牌。

3.2.6完成法兰管理台帐

每日完成的法兰管理信息应该及时录入到法兰紧固台账里，录入过程应该及时准确。法兰管理记录清单如表2所示。

表2 法兰管理记录清单

4. 法兰管理工作的展望

4.1中国施工企业为了能适应国际市场的需要，应尽快掌握法兰管理的施工方法及流程，并确保满足ASME PCC-1的规范制定。

4.2法兰管理作业人员应进行系统的培训、考核和取得资质。法兰管理人员的取得资质，应从行业、企业高度来进行。通过持证上岗的要求，促使整体施工人员的业务素质的提高。

4.3法兰管理工作，在项目设计阶段应该就开展，将法兰工作管理要求在设计阶段开始准备，可以减轻施工阶段法兰管理工作的强度。

4.4法兰的分级管理。在RAPID项目法兰管理中，使用了关键法兰概念。关键法兰和普通法兰，悬挂的法兰管理标识牌颜色上做了区别。法兰接头分级管理，要求技术管理工作做的更加细致，并降低施工单位的施工成本。

4.5在投标标价阶段，施工应考虑法兰管理的施工成本。

5. 结束语

在国际项目中，法兰连接越来越被重视，法兰管理将成为施工中的一个重要的施工方法。法兰管理中力矩值是通过ASME PCC-1中相关规范可进行计算出来。通过法兰管理工作，降低了法兰安装的劳动强度，装置气密试验未发现泄漏，取得了良好的效果，缩短了预试车的时间。

参考文献

[1]Guidelines for Pressure Boundary Bolted Flange Joint Assembly,ASME PCC-1-2013.

[2]关凯书，王志文，蔡仁良.ASME PCC-1-2010《压力容器边界螺栓法兰连接安装指南》的解析[J].压力容器，2011,28（12）：41-47,64.