超高压管道接头密封中螺栓安装工艺
1．编制说明
道安装过程中，超高压管道接头安装是超高压管道安装过程的关键环节。超高压管道接头安装过程复杂，质量要求严。液压严密性试验及生产过程操作压力高（严密性试验压力315MPa、正常操作压力为262MPa），易发生泄漏．造成事故。所以确保每个接头的安装质量是整个超高压管道安装过程的重点。
2．超高压管道接头的连接结构及原理
超高压管道接头是由管段、管件、螺纹法兰、透镜垫及螺栓等构件组成。在超高压管道安装过程中，根据装置生产工艺要求，接头有标准透镜垫接头及仪表透镜垫接头，各种接头的连接结构如下图所示。
标准透镜垫的法兰到法兰接头
标准透镜垫的法兰到管体接头
从结构情况看，它是一种利用透镜垫的机械线型密封结构。其中管段与管段连接、管段与管件（弯头、三通、四通、阀门）连接及管段与设备连接都是同一样结构型式。这种型式的密封是通过控制各个管段接头（或管件接头）连接螺栓应加的紧力使透镜垫作用在管端接头（或管件接头）内的凹面座内从而达到密封的目的。
3．超高匝管道接头螺栓受力情况及拉紧力计算
如上图所示超高压管道接头采用结构简单，可拆联结的螺栓联结结构；因此螺栓拉紧对于保证接头的密封可靠和螺栓的安全使用至关重要。密封时要求螺栓拉紧力一要足够，二要基本均匀。接紧力不足，密封不能实现初始密封或者在很低的介质压力下产生泄漏拉紧力过高会造成法兰弯曲变形势片回弹力不足而屈服，同时螺栓会因应力过大而失效。同样拉紧力颁不均匀，会导致密封面周围方向各处压紧比压不均匀同样影响密封性能而造成泄漏。
3．1接头密封中螺栓受力情况分析
首先把螺栓——法兰连接在静载荷时作受力分析。预紧时，螺栓伸长，垫片被压缩，即螺栓、垫片均受预紧载荷，而螺栓、垫片必须是在弹性伸长或弹性压缩范围内，因此符合虎克定律，即力的大小与螺栓伸长（缩短）量为直线关系。
升压后，螺栓载荷增加，变形量仍按直线规律增加，而垫片的变形（回弹）则减少，亦按直线规律。
密封时螺栓一般是受两个力，一是内压引起的，另一个是保证需要的力，即一定的密封比压。为了保证密封力，螺栓一定要在弹性范围内工作。如果螺栓在工作情况下产生塑性变形，在降压或压力波动过程中会产生泄漏。
因此作用在垫片上的力要大于密封所需要的力，这是保证密封的必要条件。
3．2螺栓预紧力计算
操作状态下螺栓的预紧力经计算为：
Q=6.28bD G mP+0.785D G2P/(1+tE b A b/LE1A1)
式中：b为垫片的有效密封宽度；D G为垫片压紧力作用中心圆直径；m为垫片系数；P为操作压力；t为垫片的厚度；E b为螺栓的弹性模量；A b为螺栓的横载面积；L为螺栓的长度；E1为垫片的弹性模量；A1为垫片的横载面积。
根据GBl50的规定；操作状态时需要的最小螺栓预顶紧力为：
Q MIN=6.28bD G mP+0.785D G2P
3．3螺栓拉紧力分析
从Q式中可知螺栓预紧力除与操作压力有关外，还与垫片及螺栓的材料及其横截面积有关。而材料的弹性模量又与操作温度有关；当操作温度升高时，与介质接触的金属垫片的温度也会升高，其弹性模量E1随之降低。而一般情况下，螺栓是露于大气之中的不会受操作温度的影响，因此其弹性模量基本保持不变。从Q式中可看出当操作温度升高时，其螺栓预紧力应增加。
接头压力试验时螺栓拉紧力是以试验压力为基础求出的，施工完后该螺栓拉紧力成为了接头操作时的螺栓拉紧力。但试验压力一般是操作压力1.25倍以上，这样试验时的螺栓拉紧力计算虽然没有考虑温度的影响，但其值还是大于Q式算出的操作时需要的螺栓预紧力，所以设备以压力试验时的螺栓预紧力作为操作时的螺栓预紧力也能保证设备不产生泄漏。
4接头安装工艺及措施
4．1接头安装工艺
超高压管道接头安装是新材料、新技术根据接头连接构造原理，参照美国匡藤公司提供的的安装资料，制订了如下安装工艺：
材料检验→管段就位→材料检验→螺纹法兰安装→管件（弯头、通、四通、阀门）安装→透镜垫安装→透镜垫找正→螺栓拉紧
4．2材料检验
高压聚乙烯装置的超高压管道由美国匡藤公司（chemical Corporation。）提供成品管段及管件。
根据合同规定，我们对进货的管段及管件（弯头、三通、四通、阀门）进行宏观检验，主要检验密封面的粗糙度、锈斑、划痕、碰伤等，这些缺陷直接影响安装质量。主要管段、
检查出来有划痕、锈蚀斑点缺陷的不合格品我们利用研磨器进行研磨抛光处理，直到检查合格后才能安装。
4．3管段就位
（1）管段就位前，检查管道直径、椭园度、材质及硬度符合产品质量要求后，拆开管段管帽，检查管内应无杂物，再用轻柴油清洗管端螺纹，用于净的不起毛的布擦干净螺纹上的污油，然后用螺纹修正工具（由产品厂家提供专用工具）刮净螺纹上的毛利。清干净管端螺纹污物及毛利后用螺纹规检测管端螺纹与对应的法兰螺纹应吻合，这样螺纹法兰安装时才不会卡死。
（2）检查管端密封面，应无伤痕、锈斑粗糙度应符合产品质量要求。检验合格后把管段安装在指定的管支架上。管端密封面的好坏是超高压管道安装质量的关键，在安装过程中我们用20倍放大镜进行检查，若发现有伤痕、锈斑等缺陷，必须用研磨器进行研磨修理，直到合格才能安装。
4．4螺纹法兰安装
根据施工图的编号，提取相应的螺纹法兰用轻柴油清洗螺纹法兰表面及螺纹检查螺纹无碰伤后，用螺纹修正工具（由产品厂家提供专用工具）刮净螺纹上的毛利，然后用螺纹规检测螺纹应与对应的管段螺纹吻合。
螺纹法兰检验合格，确认与对应的管段螺纹吻合后，用干净的无起毛白布将法兰螺纹及对应管端螺纹再擦一遍，在管段螺纹上轻轻地抹上一层二硫化钥润滑剂，然后把螺纹法兰安装到管段上。
安装螺纹法兰时，进丝速度要缓慢。遇到卡腻时应停止，防止螺纹法兰卡死。螺纹法兰安装时，应露出管端螺纹倒角，但露出的长度不应超过1.5倍螺距。
4．5管件安装
（1）将管件安装在指定的管道支架上并用螺栓预把紧。检查管件密封面，质量应符合产品质量要求。密封面检验合格后，要盖回密封面保护盖，防止意外损坏管件密封面。
（2）根据施工图上所需的螺栓种类、规格提取相应的螺栓，并在双头螺栓一端螺纹部分涂上二硫化用润滑剂，然后安装到管件上，拧紧螺栓。管件螺栓行好后，等待安装透镜垫。
4．6透镜垫安装
（1）根据施工图上所需透镜垫的型号、规格提取相应的透镜垫，用轻柴油洗干净用20倍放大镜检查透镜垫密封面质量应符合产品质量要求不能有划痕、锈斑等。再次清洗管段（或管件）密封面严禁有灰尘、异物落到密封面上。在密封面上轻轻抹上一层凡士林润滑剂。透镜垫、管段、管件密封面质量的好坏直接影响超高压管道接头安装质量，在检验过程中必须认真细致地检查杜绝使用不合格品。
（2）把指定的透镜垫（透镜垫两端球面要抹上一层薄薄的凡士林润滑剂）放到要连接的管段间的管端上。若透镜垫螺栓孔与螺纹法兰螺栓孔不对中时，转动管段上螺纹法兰作微调整，使螺栓孔对正。
（3）透镜垫就位后，安装螺栓（螺栓的螺纹部分要抹上一薄层二硫化铝润滑剂），手动拧紧然后用普通板手把1／4周螺母，预紧螺栓。用板干预紧螺栓时，要对角按顺序拧紧。
按以上工艺及措施安装每个接头待超高压管道每一个单元接头安装完毕后，再进行透镜垫的找正及接头螺栓张紧。
4．7透镜垫找正
透镜垫的找正是保证超高压管道接头安装质量的主要工序，超高压管道每一单元接头安装就位后从设备进出口与管道连接接头开始，逐个进行透镜垫找正。透镜垫找正时调整管段（或管件）支架底板下的锁紧螺母进行调整管道的水平度微调支架找正同轴度。
调整时，如下图所示，用千分尺在法兰（或管件）四个四分之一圆周点（即0、90、180、270）上检查透镜垫法与法兰（或管件）平衡。透镜垫与法兰（或管件）必须平衡，误差控制小于0.25mm，这样才能使透镜垫均匀接触。受力均匀是正常生产条件下接头不泄漏的基本保证。
4．8接头螺栓拉紧
接头螺栓拉紧是超高压管道安装过程中极为重要工序，在保证各工序施工质量的前提下，接头螺栓的张紧是超高压管道强度水压试验成功及管道接头不泄漏的关键。螺栓拉紧是由专用设备液压螺栓拉伸器来进行，它由气动液压泵、导压软管、液压套筒板手三部分组成施工时专人操作。
由于生产工艺要求，不同的接头采用的透镜垫规格是不一样，螺纹拉紧力也不一样（每个接头螺栓拉紧力由产品厂家提供）。接头螺栓拉紧前要把每个接头螺栓拉紧力（即液压泵出口压力）写在牌子上挂在接头上防止出差错。接头螺栓拉紧时将每个接头螺栓对角分为两组，如下图所示：
接头螺栓的拉紧程序如下：
（1）把液压螺栓拉伸器液压套简扳手装在第一组螺栓上（3个或4个螺栓）进行拉紧，当螺栓拉紧程度达到液压系出口压力30MPa 时，检查透镜垫是否垂直合格，如果不合格进行调整透镜垫至合格。
（2）把液压泵出口压力升至50％，拧紧螺母，释放液压泵出口压力，拆下液压套简扳手。
（3）把张紧器液压套筒扳手装在第二组接头螺栓上（3个或4个螺栓），当螺栓拉紧程度达到液压泵出口规定压力的50％时，拧紧螺母，释放液压泵出口压力，拆下液压套筒扳手。
（4）回到第一组把液压套高扳手装在接头螺栓上，启动液压泵，当螺栓拉紧程度达到液压泵出口规定压力的100％时拧紧螺母，释放液压泵出口压力，拆下液压套简扳手。
（5）回到第二组把液压套筒扳手装在接头螺栓上启动液压泵，当螺栓拉紧程度达到液压泵出口规定的100％时，拧紧螺母，释放液压泵出口压力，拆下液压套筒扳手。
（6）再次回到第一组把液压套简扳手装在螺栓上启动液压泵，当螺栓拉紧程度达到液压泵出口规定的100％时，拧紧螺母，释放液压系出口压力，拆下液压套筒扳手。
在接头螺栓拉紧过程中，应编制施工记录表格，每道施工工序由专人负责记录，保证每个螺栓按规定提供足够紧力。每个接头螺栓按上程序拉紧后，在接头上做好已拉紧标志。
5．安全技术措施
所有参加施工的人员须经过技术交底和作业培训，且熟悉本方案的内容。
液压油泵的操作由专人负责，经培训合格后方可上岗。
透镜垫片在安装过程中不得碰坏密封面。尤其是不能出现径向划痕。
液压搬手在带压时不得进行检修工作，完全卸压后才能进行。
不得随意更换液压油的品种。油泵出口压力表要定期校验。
连接螺栓要按设计要求的材质和规格选用。严禁同一法兰上使用两种材质以上的螺栓。