在運營油氣類項目（開采/運輸/煉制）時，運營經(jīng)理和安全可靠性工程師非常關(guān)注油氣泄漏的安全問題。油氣工廠中存在大量的VOC （全稱Volatile organic chemical, 可揮發(fā)性的有機化學(xué)物，簡稱VOC）和許多HAP（全稱Hazardous air pollutant 有害的空氣污染物，簡稱HAP）。這些介質(zhì)通過設(shè)備、管道法蘭、閥門閥桿間的逸散出來（無組織排放），充斥在工廠內(nèi)部或排放到空氣中，由于介質(zhì)易燃易爆，因此安全和防火及絕緣都很重要。此外，VOC的逸散泄漏也給清潔空氣帶來很多浮塵和污染。
什么是防火型密封件？
除一般的壓力試驗和密封性試驗外，密封件在工業(yè)實踐中應(yīng)用較多的試驗有火災(zāi)安全實驗。筆者從密封行業(yè)的角度介紹以下典型的防火測試標準。
目前工業(yè)領(lǐng)域比較通用的測試標準是API（American Petroleum industry美國石油協(xié)會）制定的，跟密封件相關(guān)的耐火測試標準主要是關(guān)于法蘭連接及閥桿密封。常用的有：API 6FB是關(guān)于閥門端部（法蘭連接）的耐火測試，API 6FA 是閥門耐火試驗規(guī)范，針對閥門填料耐火測試是API 589 ，針對1/4旋轉(zhuǎn)軟閥座閥門的耐火試驗有API607。眾多的試驗標準中，應(yīng)用最多的是API 607標準。中國標準體系中常用的閥門火災(zāi)安全試驗標準也有很多，其中常有的為GB/T 26479，其等效采用了API 607標準。
業(yè)內(nèi)其它常見測試標準有ISO 10497，其與API 607測試機理亦相同。此外，UL（美華）, FM（美國消防局）, ASTM（美國材料試驗協(xié)會）也有發(fā)布一些耐火測試方法，知名企業(yè)如Exxon、Shell也有內(nèi)部的防火測試要求。中國油氣巨頭也在完善內(nèi)部防火的測試規(guī)范，用于內(nèi)部消防驗收和規(guī)范供應(yīng)商對產(chǎn)品耐火方面的要求。
防火密封件結(jié)構(gòu)和案例解析
對于防火型的密封材料及結(jié)構(gòu)，需要兼顧密封性并保障其在著火時一定時間內(nèi)的工作狀態(tài)。因此需要專業(yè)廠家進行設(shè)計和制造。以下為大家簡單介紹兩款耐火密封件的使用背景和性能特點。
1) 防火型絕緣墊片
來自美國的百年密封領(lǐng)軍企業(yè)Garlock，作為專業(yè)的密封方案提供商，致力于幫助油氣合作伙伴提高密封安全等級并避免由密封件使用不當(dāng)導(dǎo)致的后果。Garlock開發(fā)了VCFS這一防火絕緣墊片專利產(chǎn)品, VCFS和絕緣組件一起，可以提供完全的法蘭電絕緣，兩道密封系統(tǒng)起到耐火安全和后備密封的雙重作用。
API 6FB耐火測試結(jié)果以6“-2500#的VCFS為例，整個測試過程從燃燒到冷卻共120分鐘。燃燒期間和冷卻期間，法蘭內(nèi)壓都能保持在320bar。
對于油氣上游和中游企業(yè)，海上或者野外的采油和輸油管路工作條件惡劣（比如海上7級大風(fēng)中，浪高3.5米的情況下進行采油原油接卸作業(yè)，管路連接有些許彎曲或松動，采油輸油的壓力非常高且油氣易燃易爆，此外還有環(huán)境中風(fēng)、浪、雷擊或靜電可能引起的不利影響）。海上設(shè)施離岸或者野外維修條件差、檢修周期長，要求密封件性能可靠、經(jīng)久耐用。VCFS絕緣防火密封方案特別適合于海上平臺采油、油氣儲運及煉化等需要絕緣且防火的苛刻場合。目前已被多家知名油氣企業(yè)認可并寫入規(guī)范中，杰出代表就是荷蘭殼牌Shell公司。
2018年Garlock發(fā)布了新一代絕緣防火型墊片EvolutionTM，其結(jié)構(gòu)采用整體金屬芯層+獨特的絕緣涂層+內(nèi)徑處特殊的PTFE結(jié)構(gòu)+Inconel 718 C型環(huán)，EvolutionTM成為集優(yōu)異密封性、耐腐蝕性和絕緣性能的新一代防火絕緣墊片，可同時對抗多種風(fēng)險因素。此外，EvolutionTM墊片自帶手柄，手柄上有產(chǎn)品的尺寸和跟蹤信息，方便現(xiàn)場安裝和后續(xù)質(zhì)保的跟蹤。
2）穿墻密封件
油氣儲油罐或者化學(xué)品儲存罐與輸送管之間，由于介質(zhì)的易燃易爆且裝卸運輸?shù)男枰汕堆b防火穿墻密封件（又稱為封堵密封），保證后續(xù)的維修便利兼顧承壓的密封可靠性，并可耐一定時長的火焰灼燒。
Garlock專業(yè)的Link-Seal®防火穿墻密封件，守護儲油罐穿墻密封完整性
震驚中外的2005年12月英國赫默爾亨普斯特德Buncefield油庫發(fā)生特大爆炸事件，導(dǎo)致方圓8公里范圍內(nèi)的建筑不同程度受損，共持續(xù)燃燒了60多個小時。近兩千人避難疏散，學(xué)校停課兩天，附近道路關(guān)閉達數(shù)月之久，油庫設(shè)施大部分損毀，成為廢墟。英國政府成立了專項調(diào)查委員會，用了整整3年完成事故調(diào)查于2008年底完成報告。直接原因是油槽卸收安全作業(yè)標準不完善，汽油自油槽溢出油氣與空氣混和形成巨大可燃性蒸汽云遇火源引起爆炸，一小部分間接原因是因為部分管線穿越防溢堤處未安裝適當(dāng)密封，油品自孔隙漏出。如果儲油罐安裝了專業(yè)的穿墻密封件確保密封的完整性，可以減少穿墻處油氣的溢出。遇到意外的雷電或火焰時可以延緩更多油氣介質(zhì)暴露在火焰中的時間，獲得更多緩沖的時間和營救可能性。
除了專業(yè)的防火絕緣墊片和防火穿墻密封件，Garlock也有很多墊片材料通過了相關(guān)防火測試驗證。如：1) 超高溫墊片材料4122也通過API-6FB第三版的防火測試。2) 5500、9850和9900壓縮無石棉墊片在Garlock自有實驗室通過了防火的測試流程（API 589、ISO10497）。
選用防火密封方案的建議
設(shè)計時從流體出發(fā)，明確工廠管轄區(qū)域的易燃易爆介質(zhì)。在設(shè)計階段就對壓力容器、工藝管道，壓力元件選用密封件和相關(guān)配件時考慮到相關(guān)的防火測試要求；防火要求可明確在驗收的標準或采購規(guī)范中，在實踐中約束供應(yīng)商和加強日常管理。業(yè)主和設(shè)計的工程師為獲得更可靠的防火密封件信息，應(yīng)向供應(yīng)商索取經(jīng)行業(yè)認可授權(quán)檢測機構(gòu)的檢驗報告，并仔細查看測試的細節(jié)。
選擇供應(yīng)商時，盡量和有資質(zhì)、有經(jīng)驗且專業(yè)的密封方案供應(yīng)商合作，做到未雨綢繆有效規(guī)劃和設(shè)計選用相關(guān)防火法蘭連接系統(tǒng)。
加強日常的監(jiān)管和定期的檢測，提高從業(yè)人員的安全防火意識和廠區(qū)應(yīng)急救援的能力。對特種設(shè)備相關(guān)的壓力容器及法蘭系統(tǒng)里配件的供應(yīng)商質(zhì)量和服務(wù)要嚴格把關(guān)。
密封件的選型和安裝指導(dǎo)
密封件的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)多種多樣，市場上的密封產(chǎn)品質(zhì)量也良莠不齊。那如何對選型過程把關(guān)呢？筆者從事密封行業(yè)10多年，有以下建議供參考：
第一：需要明確使用條件和客戶期望性能。需要考慮供應(yīng)商已經(jīng)發(fā)布的性能信息并理解它的意思是什么，是否與使用工況匹配。
第二：平衡工況的苛刻程度和要求的性能。切忌不要給一個有苛刻要求的使用選擇一個低性能的密封，也盡量避免不要選擇一個高性能密封應(yīng)用于一個非關(guān)鍵的服務(wù)場合。
第三：降低總的成本。任何密封件選用時需要考慮的不僅僅是產(chǎn)品成本而是一個總成本的概念。需要考慮到因產(chǎn)品失效而導(dǎo)致的停機成本，用于更換密封件的人工成本，還有可能導(dǎo)致原材料損失的逸散成本、因為環(huán)保違規(guī)的懲罰成本等等。
第四：正確的安裝。需要得到您的密封應(yīng)用專家具體的示范或在訓(xùn)練實踐中的指導(dǎo)，盡量讓所選的密封件物盡其用發(fā)揮出應(yīng)有的性能。
我們相信，專業(yè)的密封件選型考量和細致到位的安裝過程才能保證你的流體法蘭連接系統(tǒng)安全可靠。
環(huán)境保護之我的觀點
密封件是解決流體介質(zhì)在法蘭連接、閥門閥桿、壓縮機、旋轉(zhuǎn)設(shè)備無組織排放的關(guān)鍵小元件，環(huán)境保護提倡科技創(chuàng)新以達到目標，保護我們的青山綠水。
Garlock將一如既往地將安全放在首位，致力于減少成千上萬的泵、閥、法蘭和其它過程設(shè)備的VOC逸散泄漏，降低火災(zāi)風(fēng)險，與您攜手共建更加潔凈、安全的世界。
