總工程師 吳樹濟(jì)
波齒復(fù)合墊片是廣州市東山南方密封件有限公司(即原廣州市東山區(qū)南方密封件廠,或簡稱廣州市南方密封件廠)于1992年初根據(jù)我公司董事長吳樹濟(jì)高級(jí)工程師發(fā)明的2項(xiàng)專利技術(shù)(“改進(jìn)型金屬-膨脹石墨復(fù)合墊片”專利號(hào)90215559.8,“換熱設(shè)備復(fù)合墊片”專利號(hào)92215173.3)開發(fā)研制成功的專利產(chǎn)品。該專利產(chǎn)品曾被廣州市科委列為研制項(xiàng)目和廣州市經(jīng)委列為新產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目,并通過了由廣州市科委和廣州市經(jīng)委聯(lián)合組織的鑒定。波齒復(fù)合墊片研制項(xiàng)目榮獲廣州市人民政府頒發(fā)的廣州市科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。1999年波齒復(fù)合墊片被廣東省科學(xué)技術(shù)委員會(huì)評(píng)為廣東省級(jí)重點(diǎn)新產(chǎn)品。2000年波齒復(fù)合墊片的專利實(shí)施項(xiàng)目被廣州市專利管理局評(píng)為第四屆廣州市專利實(shí)施獎(jiǎng)二等獎(jiǎng),并在第十屆全國發(fā)明展覽會(huì)上被評(píng)為新技術(shù)產(chǎn)品金獎(jiǎng)。
波齒復(fù)合墊片于1992年初開發(fā)研制成功后因其結(jié)構(gòu)獨(dú)特,性能優(yōu)異,已為廣大用戶一致認(rèn)可和高度好評(píng),并在石油化工、電力等部門獲得廣泛應(yīng)用,因而成為新一代高性能法蘭聯(lián)接密封墊片。該墊片的國家標(biāo)準(zhǔn)“柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片 分類”(GB/T19066.1-2003)、“柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片 管法蘭用墊片尺寸”(GB/T19066.2-2003)和“柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片 技術(shù)條件”(GB/T19066.3-2003)已于2003年由我公司和機(jī)械科學(xué)研究院等單位制訂并由國家質(zhì)檢總局發(fā)布實(shí)施。2008年又由我公司和中機(jī)生產(chǎn)力促進(jìn)中心負(fù)責(zé)對(duì)GB/T19066.1-2003和GB/T19066.2-2003標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂合并成為新國標(biāo)“柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片 尺寸”(GB/T19066.1-2008), 同時(shí)將DN650以上的大通徑波齒復(fù)合墊片納入國標(biāo)GB/T 13403-2008“大直徑鋼制管法蘭用墊片”,并由國家質(zhì)檢總局發(fā)布實(shí)施。
本文介紹波齒復(fù)合墊片的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)以及它在石油化工等領(lǐng)域的應(yīng)用。
一.波齒復(fù)合墊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

波齒復(fù)合墊片系由特殊構(gòu)造的金屬骨架與膨脹石墨材料復(fù)合而成。金屬骨架上、下表面開有相互錯(cuò)開的特殊形狀的同心園溝槽,其上復(fù)合上一層適當(dāng)厚度的膨脹石墨材料,最終構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)的墊片。由于復(fù)合墊片的金屬骨架既系帶尖齒、又是波紋狀的,故名為波齒復(fù)合墊片。使用時(shí)由于法蘭的壓緊,復(fù)合在墊片上的石墨材料被壓縮進(jìn)入溝槽,金屬骨架上、下表面的環(huán)形齒峰與法蘭面緊密接觸并在法蘭進(jìn)一步壓緊下產(chǎn)生彈性變形,使膨脹石墨被高度壓縮和封閉在金屬骨架與法蘭面之間所形成的環(huán)形密閉空間里,由此形成了波齒復(fù)合墊片的特有性能,一道道金屬骨架的尖齒峰連同被高度壓縮的膨脹石墨材料構(gòu)成一道道嚴(yán)密的密封,整個(gè)復(fù)合墊片實(shí)際上具有多道金屬密封與膨脹石墨材料密封的聯(lián)合作用。而特殊構(gòu)造的金屬骨架就像彈性元件一樣使波齒復(fù)合墊片具有良好的彈性。
二,波齒復(fù)合墊片的性能特點(diǎn)
由于波齒復(fù)合墊片的特殊構(gòu)造使之與其他類型墊片相比具有一系列更為優(yōu)異的性能特點(diǎn):
(1)優(yōu)異的密封性
由于波齒復(fù)合墊片具有齒形金屬密封和非金屬膨脹石墨密封的雙重作用,而且它的密封帶是完全隔開的(這有別于纏繞式墊片的螺旋形帶),因此使它具有特別優(yōu)良的密封性。氣密性試驗(yàn)表明,波齒復(fù)合墊片不僅在35MPa壓緊下能達(dá)到極高的密封性(泄漏率可達(dá)10-5 cm3/s級(jí)),而且在低比壓下仍有優(yōu)異的密封性,在15MPa比壓下氣密性仍達(dá)到10-3cm3/s級(jí)指標(biāo) (石棉橡膠板標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定僅為10-2cm3/S)。
(2)回彈性能優(yōu)良,密封壽命長
由于波齒復(fù)合墊片具有特殊構(gòu)造的波齒狀彈性骨架,而且構(gòu)成復(fù)合墊片的金屬和膨脹石墨材料具有極好的耐高溫、耐流體侵蝕的性能、不會(huì)老化,墊片的彈性主要由特殊構(gòu)造的金屬彈性骨架產(chǎn)生,不必?fù)?dān)心使用時(shí)會(huì)發(fā)生應(yīng)力松馳,因此能長期保持優(yōu)異的密封性能。
(3)安全可靠性高
波齒復(fù)合墊片使用時(shí)金屬骨架的環(huán)形齒峰與法蘭面緊密接觸,其膨脹石墨材料為堅(jiān)固的金屬骨架和法蘭面所封閉,因此不必?fù)?dān)心膨脹石墨材料會(huì)被高壓流體沖走,也不必?fù)?dān)心會(huì)像纏繞式墊片那樣被壓‘散架’或“壓潰”(“失穩(wěn)”),波齒復(fù)合墊片實(shí)際上具有與金屬墊片同樣的安全可靠性。
(4)使用安裝方便
波齒復(fù)合墊系帶金屬骨架的整體結(jié)構(gòu),在運(yùn)輸和使用安裝中不必?fù)?dān)心像纏繞式墊片那樣會(huì)“散架’。此外,波齒復(fù)合墊片厚度較薄(通常2~4mm),在用于凸凹型或榫槽型法蘭時(shí)可以留出足夠深度作為凸型法蘭安裝時(shí)定位用,因而安裝方便,能確保安裝質(zhì)量,避免纏繞式墊片通常因厚度較大,影響定位而容易產(chǎn)生“壓偏”的現(xiàn)象。
(5)適應(yīng)性廣
波齒復(fù)合墊片幾乎可以適用于絕大多數(shù)場(chǎng)合,包括高、低溫(-200~600℃)和高、低壓(真空~25.0MPa)場(chǎng)合,由相應(yīng)的金屬骨架材料制造的波齒復(fù)合墊片可用于包括大多數(shù)腐蝕性流體在內(nèi)的各種場(chǎng)合。
(6)經(jīng)濟(jì)性
波齒復(fù)合墊片是一種經(jīng)濟(jì)型墊片。尤其是在石油化工和電廠中各種油品,蒸汽等非腐蝕性流體場(chǎng)合,采用由碳鋼材構(gòu)成的波齒復(fù)合墊代替纏繞式墊片或齒形墊等可為用戶節(jié)省費(fèi)用。
三.波齒復(fù)合墊片的應(yīng)用
波齒復(fù)合墊片自1992年研制開發(fā)成功后由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能而很快在各工業(yè)部門獲得了廣泛應(yīng)用。特別是,在波齒復(fù)合墊片的應(yīng)用過程中,不論在推廣應(yīng)用階段還是此后的廣泛應(yīng)用均能為廣大用戶解決了不少以往使用其他墊片所不能解決的密封難題,因而受到廣大用戶的一致認(rèn)可和高度好評(píng)。波齒復(fù)合墊片不僅密封性能優(yōu)異而且它的整體性好,完全克服了纏繞式墊片在生產(chǎn)制造、運(yùn)輸和安裝時(shí)容易散架潰壞的缺點(diǎn),特別適用于大通徑法蘭,如人孔法蘭,設(shè)備法蘭和換熱器法蘭上使用。目前,波齒復(fù)合墊片實(shí)際使用的最大通徑已達(dá) DN4000 mm。在設(shè)備(換熱器)上實(shí)際使用的溫度已高達(dá)440℃,壓力高達(dá)18.8 MPa。
(一)波齒復(fù)合墊片的應(yīng)用實(shí)例
波齒復(fù)合墊片的部分典型應(yīng)用實(shí)例見下表。
茂名石油公司煉油廠 |
一,(三)蒸餾裝置
1.換13/1,A,B(渣油一次) (EB700-120-40-2)
溫度:殼374℃ ,
管272℃,
壓力:殼1.53MPa,
管2.0MPa,
介質(zhì):渣油,拔頭油 2.換13/5,C,D(渣油五次) (FB700-125-25-2)
溫度:殼195℃,
管165℃,
壓力:殼=1.6MPa,
管0.7MPa,
介質(zhì):渣油,原油 3.常壓塔底吹氣閥前法蘭 t=370℃,p=0.5MPa,
介質(zhì):蒸氣 4.換13/1,A,B初底入口法蘭t=245℃,p=1.43MPa, 介質(zhì):拔頭油 |
BCD-O-886x846x3.8-4.0-Ⅲ BCD-O-786x750x3.8-4.0-Ⅲ BCH-O-786x750x3.8-4.0-Ⅲ
BCD-O-690x666x3.8-2.5-I BCH-O-764x728x3.8-2.5-I BCD-O-864x824x3.8-2.5-I BCD-O-764x728x3.8-2.5-I
BCD-O-150x2-2.5-I
BCD-O-150x2-4.0-I |
過去在這些渣油線系統(tǒng)和拔頭油系統(tǒng)等高溫高壓部位使用纏繞式墊片,在投產(chǎn)后不長的一段時(shí)間內(nèi)能密封,但隨著裝置運(yùn)行周期的延長和多次開停車,這些部位容易發(fā)生泄漏。如渣油換熱器(換13/1,A,B),管程入口法蘭多次泄漏,螺栓越擰緊泄漏越大,拆開時(shí)發(fā)現(xiàn)金屬纏繞墊片已被壓潰。93年7月份裝置大修,在該裝置渣油一次換熱器等15臺(tái)設(shè)備的高溫高壓部位安裝了波齒復(fù)合墊片,投入使用后作了跟蹤檢查,至今已運(yùn)行了兩年多近三年,密封效果很好。在裝置幾次發(fā)生渣油線逼壓的情況下。無一處發(fā)生泄漏,表明波齒復(fù)合墊片不但解決了這些部位長期泄漏的難題,而且完全能保證裝置長周期運(yùn)行。 |
二、制氫裝置
1. 粗氫/中變氣換熱器(換4) t=407℃,p=1.8MPa
介質(zhì):氫氣,中變氣
2. 堿液重沸器(換6)
t=200℃,p=1.4MPa
介質(zhì):氫氣
3.液態(tài)烴蒸發(fā)器(換1)
t=230℃,p=1.0MPa
介質(zhì):蒸氣
4.鍋爐給水加熱器(換5) t=399℃,p=2.75~3.3MPa介質(zhì):底變氣(75%H2,水) |
BCD—O—678x628x3.8—I
BCD—O—1260x1215x4—I
BCD—O—505x477x3.8—I
BCD—O—320x295x3.8—I
BCD—O—678x628x3.8—I |
這四種換熱器由于工況條件較惡劣,裝置生產(chǎn)調(diào)整較為頻繁,溫度壓力波動(dòng)大,泄漏情況經(jīng)常發(fā)生,曾采用包括纏繞式墊片和齒形墊等各種墊片,并多次熱緊均無法解決其泄漏,嚴(yán)重影響生產(chǎn)安全。特別是換6設(shè)備法蘭尺寸大,以前什么墊片都用過均不能徹底解決問題,曾在95年3月由于生產(chǎn)調(diào)整,壓力升高,氫氣(H2)從墊片泄漏出來,差點(diǎn)引起一次大火,事故查明是采用纏繞式墊片受壓后失穩(wěn)損壞。而換5設(shè)備因直接與高壓泵聯(lián)接,壓力稍有波動(dòng)就發(fā)生泄漏。
95年6月份大修改用波齒復(fù)合墊后, 6月18日開汽至今裝置運(yùn)行近一年,期間經(jīng)多次負(fù)荷升降及一次開停汽考驗(yàn),不僅不必?zé)峋o,而一點(diǎn)泄漏跡象也沒有,始終保持良好的密封。 |
三、二重整裝置
1. 預(yù)加氫反應(yīng)器(換202)進(jìn)出口法蘭
t=300℃,p=1.8MPa, 介質(zhì):含H2較多
2. 換108/1~6(YA800—275—28.7—2),
管135~370℃,殼94~327℃,p=2.87MPa,
介質(zhì):汽油,氫
3. 重整產(chǎn)物水冷器,
管30~50℃,殼30~80℃,p=1.4MPa, 介質(zhì):含H2較多 |
BCD—O—312x263x3.8—I
BCD—O—885x835x3.8—I
BCH—O—885x835x3.8—I
BCD—O—1458x1412x4.2—I
BCH—O—1458x1412x4.2—I
BCH—O—1382x1347x4.2—I
BCD—O—1558X1512x4.2—I |
換202的進(jìn)出口法蘭以前采用纏繞式墊片(帶內(nèi)外環(huán))時(shí)只要溫度、壓力波動(dòng),即使經(jīng)幾次熱緊,仍然或多或少發(fā)生泄漏。
換108,6臺(tái)換熱設(shè)備是串聯(lián)在一起的,以前采用鐵包墊、纏繞式墊片、齒形墊和鋁墊等,經(jīng)常是在溫度波動(dòng)大時(shí)泄漏非常厲害,經(jīng)多次熱緊也無濟(jì)于事,是整套裝置最頭痛的問題。
重整產(chǎn)物水冷器以前采用石棉鐵包墊,雖然溫度,壓力不高,但法蘭尺寸大,表面有一定不平度,因而也是經(jīng)常易漏的部位。
以上換熱器和重油部位管法蘭于96年初全部換上波齒復(fù)合墊后均達(dá)到前所未有的良好密封效果,而且無需熱緊。 |
四、輕質(zhì)潤滑油裝置
1. 換212/1~6,換256(4臺(tái))(F700—132—40—4Ⅱ),
t=80℃(波動(dòng)0~200℃), p=4.0MPa,
介質(zhì):丁酮、甲苯、潤滑油混合液
2. 車間物料管線套管法蘭, t=-20~+80℃,p=4.0MPa, (總共有276個(gè)墊片) |
BCD—O—752x712x3.8—I
BCH—O—752x712X3.8—I
BCH—O—690x665x3.8—I
BCD—O—853x813x3.8—I
BCD—0—272x253x3.8—I |
換212由于溫度調(diào)整波動(dòng)大,經(jīng)常在短時(shí)間內(nèi)(2~3分鐘)從0~200℃變化,急冷急熱,過去采用鐵包墊和進(jìn)口石棉墊,經(jīng)常發(fā)生泄漏,不得不一次次帶壓熱緊,但最多亦只是用了一個(gè)月后即完全失效,只能停車更換墊片,一年大概因墊片泄漏而停車有10多次,因而造成很大損失。
物料管線套管法蘭墊片開始用國產(chǎn)石棉墊,由于溫度波動(dòng)大,泄漏嚴(yán)重,后曾改用進(jìn)口高壓石棉墊,情況有所好轉(zhuǎn),但仍或多或少有泄漏。
以上換熱設(shè)備和管線套法蘭于96年初改用波齒復(fù)合墊片后,至目前為止均未發(fā)現(xiàn)有泄漏的地方,從根本上解決了車間的老大難問題,因而保證了裝置的長周期正常生產(chǎn)。 |
五,丙烷脫瀝青裝置
1. YB800—180—64/64—2Ⅱ,
(8臺(tái))
t=96℃,p=4.2MPa ,
介質(zhì):丙烷、脫瀝青油
2. FB500—65—64—2Ⅱ(4臺(tái))(同上) |
BCD—O—918x870x3.8—I
BCH—O—918x870x3.8—I
BCD—O—554x514x3.8—I
BCH—O—554x514x3.8—I
BCD—O—676x636x3.8—I
BCD—O—490x465x3.8—I
|
此兩種換熱器(12臺(tái))一直是煉油廠密封方面老大難問題,由于丙烷等介質(zhì)滲透性較強(qiáng),很容易泄漏,而泄漏后無論怎樣擰緊螺栓往往都無濟(jì)于事,過去用鐵包石棉墊從開汽后就一直漏到裝置停汽檢修。
自96年初全部改用波齒復(fù)合墊片后一次安裝不需熱緊,即達(dá)到良好的密封狀況。至目前為止未發(fā)現(xiàn)有任何泄漏現(xiàn)象,徹底解決了以前的老大難問題,使車間的設(shè)備管理和維護(hù)達(dá)到新的水平。 |
六,制硫裝置
廢熱鍋爐法蘭DN1600
t=260~300℃,p=0.4MPa |
BCD—O—1680x1620x4.2—I (4件) |
此法蘭墊曾采用鐵包墊和高強(qiáng)石墨墊,但都或多或少發(fā)生泄漏,95年底改用波齒復(fù)合墊后密封效果很好,再無泄漏現(xiàn)象。 |
武
漢
石
油
化
工
廠 |
催化裝置
1. 油漿蒸汽發(fā)生器(換202/1.2)BHSll00—25/16—280—6/32—4Ⅱ, t管350℃,t殼230℃, p管2.0Mpa, p殼1.2MPa, 介質(zhì):油漿蒸汽
2. 原料與一中換熱器(換205/3)BES700—40—130—6/25—41,t管150℃,t殼230℃, p管3.0MPa,p殼1.5MPa, 介質(zhì):原料油,輕柴油
3. 二中與頂循換熱器(換206)AES700—25—130—6/25—4—I, t管300℃,t殼200℃, p管2.0MPa,p殼1.7MPa, 介質(zhì):二中、頂循 |
BCD—O—1198x1158x3.8—I
BCH—O—1198x1118x3.8—I
BCH—O—1088x1064x3.8—I
BCD—O—1258x1208x3.8—I
BCD—O—750x710x3.8—I
BCH—O—750x710x3.8—I
BCH—O—688x662x3.8—I
BCD—O—850x800x3.8—I
BCD—O—750x710x3.8—I
BCH—O—750x710x3.8—I
BCH—O—690x662x3.8—I
BCD—O—850x800x3.8—I |
這四種換熱器過去使用耐油石棉橡膠板,在上—生產(chǎn)周期中曾多次出現(xiàn)泄漏,經(jīng)多次帶壓熱緊處理,效果不太明顯,法蘭周圍冒煙,結(jié)焦,掛油,威協(xié)著裝置安全生產(chǎn),嚴(yán)重污染環(huán)境。
95年初裝置大修改用波齒復(fù)合墊后,效果相當(dāng)明顯,到目前為止未發(fā)現(xiàn)泄漏,而且在6月中旬經(jīng)受了一次因切斷進(jìn)料,引起操作波動(dòng)的沖擊,仍然保持良好的密封。當(dāng)時(shí)因主風(fēng)機(jī)自保停機(jī),引起裝置緊急停車,2小時(shí)后又恢復(fù)生產(chǎn),裝置操作波動(dòng)較大,不少選用其他墊片的換熱器都相繼出現(xiàn)不同程度的泄漏,但使用了波齒復(fù)臺(tái)墊片的四臺(tái)換熱器未發(fā)現(xiàn)有泄漏痕跡,仍保持非常良好的密封性能。 |
北京
燕山
石化
公司
化工
三廠 |
烷基苯裝置
導(dǎo)熱油系統(tǒng)換熱器和進(jìn)出口法蘭
t=400℃,p=0.5MPa |
BCH—O—1045x1005x3.8—I
BCH—O—990x965x3.8—I
BCH—O—654x613x3.8—I
BCH—O—590x565x3.8—I
BCD—O—100x2.8—I |
由于導(dǎo)熱油溫度高,滲透性強(qiáng),系統(tǒng)的換熱器和管法蘭等,過去使用包括纏繞式墊片在內(nèi)的其他墊片時(shí),在開車后隨著系統(tǒng)逐漸升溫,各靜密封點(diǎn)就出現(xiàn)不同程度泄漏,使設(shè)備長期“帶病”工作。
1995年10月裝置大修,這四種換熱器及進(jìn)出口法蘭上全部換成波齒復(fù)合墊片,開車后跟蹤觀察,發(fā)現(xiàn)采用了波齒復(fù)合墊的地方從開車全今保持很好的密封狀態(tài),而且無需熱緊,解決了該裝置長期存在的難題,受到廠方的高度贊揚(yáng)。而旁邊未用波齒復(fù)合墊的換熱設(shè)備卻不同程度發(fā)生泄漏、結(jié)焦、冒煙。 |
廣
州
石化
總廠
煉油廠 |
(一)常減壓裝置(二)
1. 原油-減渣換熱器(進(jìn)口設(shè)備)換24/1,2,3(3臺(tái))
管側(cè):溫度303 ℃,壓力:2.27MPa,介質(zhì):閃底油
管箱:溫度370 ℃,壓力:2.3MPa,介質(zhì):渣油
2. 原油-常二中換熱
(進(jìn)口設(shè)備)換21/3,4
(2臺(tái))
溫度303 ℃, 壓力:0.92MPa, 介質(zhì):重柴油 |
Φ1087×1033×4.0
Φ982×916×4.0
Φ986×916×4.0
Φ1087×1033×4.0
Φ1216×1162×4.0
|
上述5臺(tái)換熱器的法蘭墊片過去都使用石墨纏繞墊片或鐵包石棉墊片,在生產(chǎn)周期中出現(xiàn)較大泄漏,而且經(jīng)多次帶壓壓緊仍然泄漏,影響裝置的安全生產(chǎn)。
1992年4月大修時(shí)改用波齒復(fù)合墊片后一直保持密封不漏,尤其是在使用期間該裝置曾因其他裝置事故而突然緊急停車及再緊急開車恢復(fù)生產(chǎn),在此情況下,這5臺(tái)換熱器仍能保持非常良好的密封性,而使用其他型式墊片的則已發(fā)生泄漏。 |
(二)減粘裂化裝置
原料-渣油換熱器(EA-1/A~D)(FB1200-375-40-6)(2臺(tái))
管箱側(cè):溫度322℃, 壓力3.1MPa
介質(zhì):粘料
管箱:溫度350℃
壓力1.3MPa
介質(zhì):減渣 |
Φ1304×1268×4.0
Φ1290×1246×4.0
|
原料-渣油換熱器使用溫度達(dá)350℃,壓力3.1MPa,介質(zhì)為原料油、渣油等,一直是較難密封的部位。過去使用石墨纏繞墊片仍然發(fā)生泄漏。
1992年8月臨時(shí)檢修時(shí),在2臺(tái)換熱器上改用波齒復(fù)合墊片,效果很好,一直保持密封不漏的良好狀況。因此,該裝置在1993年月大修時(shí)將28臺(tái)換熱器設(shè)備全部改用波齒復(fù)合墊片代替原來的石墨纏繞墊片,從而使各換熱器設(shè)備一直處于良好運(yùn)行狀態(tài)。 |
(三)加氫精制裝置
反應(yīng)生成冷卻器(E102/1~2)
(YB800-180-100-2)(2臺(tái))換熱器(E104/1~4)
(YB700-205-100-2)(4臺(tái))
溫度:殼程277℃
管程370℃
壓力:殼程9.05MPa
管程7.85MPa
介質(zhì):含氫原料油及反應(yīng)生成物等。 |
BCH-O-918X868X3.8-100-Ⅲ 2件
BCD-○-918X863X3.8-100-Ⅲ 2件
BCH-O-818X758X3.8-100-Ⅲ 4件
BCD-○-818X785X3.8-100-Ⅲ 4件
|
以上6臺(tái)換熱器原設(shè)計(jì)使用齒型墊,因泄漏而改用石墨纏繞式墊片,但仍不能解決問題。在92年4月份大修開車后其中E102一直泄漏,至7月份不得不停車更換墊片,當(dāng)時(shí)使用了某廠提供的柔性石墨復(fù)合墊(高強(qiáng)石墨墊片),但開車后仍不能密封。在這種情況下又不能停車,為了安全只好用高壓蒸汽吹掃泄漏部位,以驅(qū)散易燃易爆介質(zhì),從而使設(shè)備長期“帶病”工作。
1993年初裝置大修,改用波齒復(fù)合墊。墊片安裝投入使用后,裝置開車過程即表現(xiàn)出與其他墊片不同的特性。使用其他墊片時(shí)即使在正常操作時(shí)能密封不漏,但在開車初期因溫度和壓力的波動(dòng)會(huì)或多或少出現(xiàn)泄漏,為此要進(jìn)行熱緊。但采用波齒復(fù)合墊片卻能始終保持密封,并且不需要熱緊。以往其他墊片在操作穩(wěn)定情況下雖然不漏,但不能對(duì)法蘭聯(lián)接部位進(jìn)行保溫,因?yàn)楸貢?huì)引起法蘭溫度場(chǎng)的重新分布,由此造成變形協(xié)調(diào)發(fā)生變化而導(dǎo)致密封的破壞。該裝置曾發(fā)生過因保溫而使法蘭聯(lián)接發(fā)生嚴(yán)重泄漏的情況。但采用波齒復(fù)合墊片后經(jīng)過開車和初期進(jìn)行的多次事故開停車和參數(shù)波動(dòng),其密封性能一直很好。后來又進(jìn)一步對(duì)法蘭聯(lián)接部位進(jìn)行保溫,保溫后該部位仍保持良好的密封狀況。 |
中石化金陵分公司南京煉油廠 |
新建120萬噸/年柴油加氫精制裝置:
高溫高壓U型管換熱器(3臺(tái))
通徑:DN 1400
溫度:400℃
壓力:8.0 MPa
介質(zhì):生成物 |
Φ1640×Φ1556×4.5
(3件) |
該高溫高壓換熱器墊片原設(shè)計(jì)為金屬平墊,在法蘭表面加工有3mm寬,0.4mm高的凸臺(tái),用以提高墊片的局部應(yīng)力來達(dá)到密封。但裝置于2000年9月初開車時(shí)因泄漏而無法打壓,即使加大上緊力也無法密封(螺栓M92,共48個(gè))。后改用由廣州市東山南方密封件公司設(shè)計(jì)和制造的波齒復(fù)合墊片,并于9月中旬安裝使用,密封效果很好,解決了該設(shè)備的密封難題,使該裝置很快正常開工投產(chǎn)。 |
新疆獨(dú)山子石化公司 |
加氫裂化裝置:
加氫反應(yīng)螺紋鎖緊環(huán) 換熱器 (DN1000)
溫度:440℃
壓力:18.8 MPa
介質(zhì):反應(yīng)生成物 |
Φ1073×Φ1013×Φ997×4.5 |
新建裝置的高溫高壓加氫反應(yīng)螺紋鎖緊環(huán)換熱器法蘭墊片原設(shè)計(jì)選用波齒復(fù)合墊片,設(shè)備制造單位改用纏繞式墊片,使用時(shí)無法密封。2004年1月通過設(shè)計(jì)單位聯(lián)系廣州市東山南方密封件公司提供波齒復(fù)合墊片。安裝后一次打壓開車成功,密封不漏,解決了該換熱器的泄漏難題。 |
中石化股份天津分公司 |
加氫裂化裝置
1. 塔底重沸器(E202,E203)
溫度:366℃,
壓力:0.77MPa
介質(zhì):塔底油
2. 加熱爐F201、F202進(jìn)料線法蘭
3. 3.5MPa邊界閥和余熱鍋爐出口閥法蘭
溫度:345℃,壓力:3.5MPa
介質(zhì):蒸汽
4. 新氫機(jī)二級(jí)冷卻器
溫度:80℃,壓力13.0MPa
介質(zhì):氫氣
5. 單殼程螺紋鎖緊環(huán)換器
(意大利引進(jìn))(E103)
管程:溫度:341℃,
壓力:17.38MPa
介質(zhì):反應(yīng)生成物
殼程:溫度:292℃
壓力:2.02MPa
介質(zhì):脫丁烷塔底油 |
Φ665×625×3.8
Φ312×260×2.5
Φ259×211×2.5
Φ691×631×3.8(管箱)
Φ665×625×3.8(管箱側(cè))
Φ1140×1060×4.8(管箱側(cè))
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在裝置第一、二次開工中,由于塔底溫度波動(dòng)較大,造成塔底重沸器E202、E203管箱法蘭和加熱爐F201、F202進(jìn)料線法蘭等二十余點(diǎn)泄漏,并引發(fā)十幾次著火事件。2000年5月裝置檢修期間將這些泄漏點(diǎn)法蘭墊片全部更換為波齒復(fù)合墊,這些部位不僅在裝置第三次開工期間沒有發(fā)生泄漏,而且在開工后裝置出現(xiàn)兩次緊急停工,溫度等參數(shù)急劇變化的情況下也沒有發(fā)生泄漏,說明波齒復(fù)合墊適用溫度波動(dòng)較大的熱油部位。
裝置3.5 Mpa蒸汽線溫度高,熱膨脹大,加之管線分支較多,常使管線受力不均,法蘭處受扭矩作用,使法蘭處產(chǎn)生泄漏,開工期間泄漏問題尤為突出。原管線法蘭墊片使用的是軟鐵八角墊,該墊片的強(qiáng)度高,但補(bǔ)償性差,管線法蘭因受力而產(chǎn)生偏口或錯(cuò)口時(shí)易產(chǎn)生泄漏。裝置第一次停工整改期間,對(duì)3.5 Mpa蒸汽系統(tǒng)墊片進(jìn)行了更換,經(jīng)過近一年的使用,效果很好,波齒復(fù)合墊密封處無一泄漏。
新氫機(jī)系統(tǒng)壓力較高,波動(dòng)較大,在機(jī)組開停時(shí),瞬時(shí)變化最大可達(dá)18.0Mpa左右,試運(yùn)時(shí)多次發(fā)生泄漏。試運(yùn)期間將級(jí)間冷卻器法蘭等部位的纏繞式墊片該為齒型復(fù)合墊,泄漏問題暫時(shí)得到解決。隨著使用時(shí)間增加,墊片在多次加壓降壓過程中失去彈性,泄漏問題又相繼出現(xiàn)。為解決壓力波動(dòng)較大的部位泄漏,我們?cè)?000年5月檢修中改用了波齒復(fù)合墊。采用波齒復(fù)合墊后,經(jīng)過近半年的使用,機(jī)組經(jīng)過多次的開停,波齒復(fù)合墊密封部位未出現(xiàn)問題。
該換熱器原設(shè)計(jì)的管箱側(cè)墊為石墨纏繞墊片,但由于該換熱器的操作參數(shù)受C201底溫波動(dòng)的影響,管箱側(cè)墊多次發(fā)生泄漏著火事故,又因?yàn)樵摀Q熱器為高壓臨氫設(shè)備,一旦發(fā)生火災(zāi)將嚴(yán)重影響裝置的安全,為重大的事故隱患。裝置2002年停工檢修時(shí)將E103管箱側(cè)墊更換為波齒復(fù)合墊片,裝置開工后,在多次發(fā)生壓力、溫度波動(dòng)的情況下,該墊片未發(fā)生泄漏,并一直安全運(yùn)行至今,密封效果良好。 |
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6. 污水氣提區(qū)酸性水邊界閥和酸性氣引出閥法蘭
溫度:50~65℃
壓力:0.6~0.8MPa
介質(zhì):H2S,H2O等
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Φ120×87×2.5
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裝置的污水氣提區(qū)硫化氫含量較高,同時(shí)酸性水、酸性氣中的腐蝕介質(zhì)對(duì)密封墊片的腐蝕較大,長期使用后纏繞墊會(huì)因腐蝕而“散架”,石棉板墊會(huì)因強(qiáng)度不高而破碎,而泄漏出高濃度的硫化氫又非常危險(xiǎn)。裝置自99年11月開始對(duì)硫化氫含量較高的部位進(jìn)行墊片更換,泄漏率明顯減少。 |
大慶石油化工總廠水氣廠 |
1. 空分裝置液氮貯罐(1000M3)
溫度:-196℃
壓力:0.2MPa
介質(zhì):液體氮
2. 液化裝置管線閥門 |
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我廠第二空分裝置液氮貯罐是較大型低溫液體貯罐。自1986年安裝投用以來,因多處法蘭嚴(yán)重泄漏,使其不但尚未得到充分有效利用,而且還存在安全隱患。為此,我們?cè)群笥眠^石棉,鐵包石棉,及聚四氟乙烯等5種墊片,但效果均不理想,不泄漏時(shí)間不超過20天。1994年10月,對(duì)該罐進(jìn)行改造,法蘭密封選用大小不同的不銹鋼波齒復(fù)合墊片,共33個(gè)。改造試用過程中,密封面泄漏率為0.6%,進(jìn)一步壓緊后泄漏率為0。使用至今亦無泄漏。
液化裝置管線閥門經(jīng)常發(fā)生泄漏而導(dǎo)致裝置非計(jì)劃停車。1996年9月在停車更換成不銹鋼波齒復(fù)合墊片后,泄漏率為0,解決了泄漏問題。 |
大慶石化總廠化工廠 |
1. 苯乙烯裝置烴化反應(yīng)器人孔法蘭:
溫度:470℃,壓力:1.5MPa
介質(zhì):苯,乙烯
2. 苯乙烯乙苯單元高壓蒸汽系統(tǒng):
溫度:380℃,壓力:4.0MPa
介質(zhì):蒸汽 |
|
原人孔密封采用金屬纏繞墊片,投產(chǎn)后的一段時(shí)間內(nèi)金屬纏繞墊確實(shí)具有較好的密封效果。但隨著裝置運(yùn)行周期的延長和工藝參數(shù)的調(diào)整,墊片處便出現(xiàn)微量泄漏,此時(shí)越擰緊螺栓泄漏越大,只好“帶病”堅(jiān)持工作。1999年3月大檢修時(shí)改用波齒復(fù)合墊片,安裝后在不需要熱緊的情況下投入使用,密封不漏。至2002年止仍未發(fā)現(xiàn)泄漏,并經(jīng)受多次工藝參數(shù)的調(diào)整,引起溫度、壓力波動(dòng)的沖擊,表現(xiàn)出波齒復(fù)合墊片良好的綜合性能。
原管線法蘭墊片采用金屬纏繞墊片,每當(dāng)冬季蒸汽的壓力、溫度波動(dòng),墊片處經(jīng)常發(fā)生泄漏,多次進(jìn)行帶壓熱緊,效果不太明顯,威脅著裝置安全生產(chǎn)。1999年3月大檢修時(shí)改用波齒復(fù)合熱緊墊片,投產(chǎn)后,在裝置開工過程即表現(xiàn)出與纏繞墊片不同的特性。纏繞墊片在開工過程中因壓力和溫度的波動(dòng)會(huì)或多或少出現(xiàn)泄漏,為此須進(jìn)行;即使在穩(wěn)定操作時(shí)不漏,有時(shí)也不能對(duì)法蘭連接部位進(jìn)行保溫,因?yàn)楸貢?huì)引起法蘭溫度場(chǎng)的重新分布,由此造成墊片的壓緊比壓發(fā)生變化而導(dǎo)致密封的破壞。通過二年的運(yùn)行,安裝的73片波齒復(fù)合墊片仍保持良好的密封性能,尚未發(fā)生泄漏。 |
中石化股份茂名分公司 |
聯(lián)合三硫磺(三套)(10萬噸/年) 硫冷器
溫度:150~160℃
壓力:0.4 MPa
介質(zhì):過程氣 |
Φ4060×4010×4.5
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茂名分公司新建的硫磺裝置(三套)(10萬噸/年),其中的特大型設(shè)備硫冷器的法蘭通徑DN 4000,原設(shè)計(jì)為齒形墊。設(shè)備制造單位考慮到這么大的齒形墊加工困難,質(zhì)量難以保證,使用上也難以達(dá)到要求,為此改用由廣州市東山南方密封件公司生產(chǎn)的波齒復(fù)合墊片。該裝置于2009年9月開工投產(chǎn),墊片的密封效果很好,完全滿足了設(shè)備的要求。 |
中海殼牌石油化工有限公司 |
苯乙烯/環(huán)氧丙烷裝置:
1.堿洗提分離器(V4209)
溫度:100℃,
壓力:2.35MPa
2.堿洗提聚結(jié)器(V4210)
溫度:100℃,
壓力:2.35MPa
3.C-4605積液罐(V4612)
溫度:260℃,
壓力:0.45MPa
4.C-4605分相器(V4613)
溫度:220℃,
壓力:1.5MPa
5.閃蒸器(E-4201)
溫度:260℃,
壓力:0.58MPa
6.EBHP收集再沸器(E-4208)
溫度:260℃,
壓力:0.35MPa
7.閃蒸器(E-4218)
溫度:220℃,
壓力:1.85MPa
|
Ф3908×Ф3858×4.5
Ф3008×Ф2958×4.5
Ф2723×Ф2680×
Ф2628×4.5
Ф3520×Ф3468×4.5
Ф2993×Ф2941×4.5
Ф3799×Ф3745×4.5
Ф2729×Ф2677×4.5
|
我裝置于2010年4月大修期間有7臺(tái)特大型設(shè)備的法蘭通徑均在DN 2600以上,最大通徑達(dá)到DN 3800。原來使用纏繞式等墊片。經(jīng)與多家墊片生產(chǎn)廠家咨詢,如按原來的纏繞墊訂購,則從生產(chǎn)制造到運(yùn)輸、安裝過程其潰散問題都難以解決,特別是大型設(shè)備,在吊裝過程中更是如此。為此,我們特與廣州市東山南方密封件公司進(jìn)行技術(shù)交流和咨詢,了解到該公司生產(chǎn)的波齒石墨復(fù)合墊片不僅密封性能優(yōu)異,而且克服了纏繞墊片在生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝時(shí)容易散架,在使用時(shí)容易“壓潰”損壞而失效的缺點(diǎn),特別適用于大型設(shè)備的法蘭。經(jīng)研究決定在這7臺(tái)大型設(shè)備上采用波齒復(fù)合墊片來替代原來的纏繞墊。并委托廣州市東山南方密封件公司根據(jù)設(shè)備的使用參數(shù)和要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造。墊片的安裝過程很順利。在裝置完成大修開汽后,密封效果很好,沒有發(fā)現(xiàn)任何泄漏情況。這充分說明,在大型設(shè)備的大通徑法蘭上使用波齒復(fù)合墊片是成功的。它不僅密封性能好,而且運(yùn)輸方便,不會(huì)散架,特別是安裝要比纏繞式墊片容易得多,決不會(huì)被碰散,而且還因此而節(jié)省成本。因?yàn)槿绻圆捎美p繞墊的話,考慮到纏繞墊在運(yùn)輸、搬運(yùn)過程中,特別是在安裝過程中經(jīng)常會(huì)潰散損壞而不得不在訂貨時(shí)定購比需要的數(shù)量更多的墊片。例如這7臺(tái)大型設(shè)備的墊片,按原計(jì)劃采用纏繞墊墊時(shí)要定購21件,即每臺(tái)要多備2件,而改用波齒復(fù)合墊片后,在安裝過程中發(fā)現(xiàn)波齒復(fù)合墊片的安裝非常方便,根本不需要多備,因此只按設(shè)備的需要量定購了7件,因而為公司節(jié)省了2/3的費(fèi)用。 |
(二)波齒復(fù)合墊片的實(shí)際應(yīng)用情況
1.波齒復(fù)合墊片在工程項(xiàng)目中的應(yīng)用
從上世紀(jì)90年代末起,波齒復(fù)合墊片開始在石油化工工程項(xiàng)目中獲得廣泛應(yīng)用。下表僅為部分由我公司供貨的工程項(xiàng)目中波齒復(fù)合墊片的應(yīng)用實(shí)例。
序號(hào) |
時(shí)間 |
建設(shè)單位(業(yè)主)名稱 |
工程項(xiàng)目名稱 |
承建單位名稱 |
波齒復(fù)合墊片
使用量 (件) |
1 |
1998~1999 |
茂名石油化工公司 |
渣油加氫,柴油加氫,制氫等項(xiàng)目。 |
洛陽石化工程公司 |
13296 |
2 |
1999~2000 |
洛陽石油化工公司 |
PX裝置,PTA裝置,芳烴聯(lián)合裝置。 |
洛陽石化工程公司 |
12476 |
3 |
2001 |
青島石油化工公司 |
催化重整項(xiàng)目 |
洛陽石化工程公司 |
1610 |
4 |
2002~2003 |
新疆塔里木油氣化工有限公司 |
大煉油改擴(kuò)建項(xiàng)目(常減壓,焦化,催化重整,加氫,制氫,芳烴等裝置) |
洛陽石化工程公司 |
26939 |
5 |
2004~2005 |
湛江東興石油化工有限公司 |
500萬噸煉油項(xiàng)目
(常減壓,催化,重整,加氫精制,苯抽提,氫提濃,制氫等裝置) |
洛陽石化工程公司 |
21095 |
6 |
2005~2006 |
海南實(shí)華石油化工有限公司 |
800萬噸煉油項(xiàng)目
(加氫,制氫裝置) |
洛陽石化工程公司 |
8023 |
7 |
2006~2007 |
廣州石油化工有限公司 |
1350萬噸煉油項(xiàng)目
(常減壓,加氫裂化,加氫精制,汽油加氫,柴油加氫,制氫,焦化,催化,氣分等裝置) |
洛陽石化工程公司 |
17251 |
8 |
2006~2007 |
湛江東興石油化工有限公司 |
1000萬噸煉油項(xiàng)目(苯抽提,氣分等裝置) |
洛陽石化工程公司 |
4641 |
9 |
2007~2009 |
福建煉油化工公司 |
乙烯煉油化工一體化項(xiàng)目(加氫裂化,柴油加氫,航煤加氫,加氫處理,催化裂化,溶劑脫瀝青,制氫,氣分等裝置) |
洛陽石化工程公司 |
6402 |
10 |
2007~2008 |
青島煉油化工公司 |
1000萬噸煉油項(xiàng)目(重整,柴油加氫,煤油加氫,加氫精制,酸性水汽提,制氫,硫磺,催化,氣分等裝置) |
洛陽石化工程公司 |
17309 |
11 |
2007~2008 |
洛陽石油化工公司 |
油品提升煉油項(xiàng)目(延遲焦化,加氫精制,制氫,氣分等裝置) |
洛陽石化工程公司 |
13579 |
12 |
2008~2009 |
中海油惠州煉化公司 |
1200萬噸煉油項(xiàng)目(芳烴聯(lián)合,汽油加氫,柴油加氫,加氫裂化,催化裂化,MTBE,烷基化,制氫,氣分,硫磺回收,酸性水汽提,脫硫聯(lián)合,廢酸處理等裝置) |
洛陽石化工程公司 |
14255 |
13 |
2008~2009 |
中石化廣州分公司 |
催化重整聯(lián)合裝置 |
洛陽石化工程公司 |
29428 |
14 |
2008~2009 |
湛江東興石油化工公司 |
1000萬噸煉油二期擴(kuò)建
(重油催化裂化,常減壓,制氫,汽油加氫,氣分,產(chǎn)品精制,硫磺等裝置) |
洛陽石化工程公司 |
8872 |
15 |
2009~2010 |
中石油廣西石油化工公司 |
1000萬噸煉油項(xiàng)目(制氫,硫磺,催化裂化,汽油加氫,重整,蠟油加氫,制氫等裝置) |
洛陽石化工程公司 |
2837 |
2.在石油化工行業(yè)上應(yīng)用波齒復(fù)合墊片的單位
現(xiàn)在波齒復(fù)合墊片在包括中石化、中石油和中海油等石油化工行業(yè)的各單位都獲得廣泛應(yīng)用,據(jù)統(tǒng)計(jì)僅由我公司供貨的使用單位就超過 43 家,其中包括:
中石化系統(tǒng):
中石化股份公司茂名分公司, 中石化股份公司廣州分公司,
中石化股份公司洛陽分公司, 中石化湛江東興石油化工公司,
中石化股份公司天津分公司, 中石化股份公司九江分公司,
福建煉油化工有限公司, 中石化股份公司金陵分公司,
中石化青島煉油化工公司, 中石化股份公司上海高橋分公司,
中石化股份公司齊魯分公司, 中石化股份公司北京燕山分公司,
中石化海南煉油化工公司, 中石化揚(yáng)子石油化工股份公司,
中石化股份公司長嶺分公司, 中石化股份公司荊門分公司,
中石化股份公司武漢分公司, 中石化青島石油化工公司,
中石化股份公司石家莊煉化分公司, 中石化股份公司滄州分公司,
中石化股份公司塔河分公司, 中石化上海石油化工股份公司,
中石化集團(tuán)洛陽石油化工工程公司, 中石化工程建設(shè)公司 ,
中石化集團(tuán)南京工程有限公司, 中石化集團(tuán)上海工程有限公司,
中石化集團(tuán)寧波工程有限公司
中石油系統(tǒng):
中石油股份公司大港石化分公司, 中石油股份公司長慶石化分公司,
中石油股份公司華北石化分公司, 中石油股份公司吉林石化分公司,
中石油股份公司大慶石化分公司, 中石油股份公司廣西石化分公司,
中石油工程建設(shè)公司華東設(shè)計(jì)分公司。 中國寰球工程公司,
中海油系統(tǒng):
海南中海油氣有限公司, 中海油煉化公司惠州煉油分公司,
中海殼牌石油化工有限公司
陜西延長石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司:
陜西延長石油(集團(tuán))公司延安煉油廠, 陜西延長石油(集團(tuán))公司永坪煉油廠,
其他:
寧夏寧魯石化公司, 咸陽天然氣公司,
珠海BP化工有限公司
3.在石油化工領(lǐng)域中使用波齒復(fù)合墊片的裝置
據(jù)粗略統(tǒng)計(jì),在石油化工領(lǐng)域中使用波齒復(fù)合墊片的裝置幾乎涵蓋石油化工的所有裝置,其中包括:蒸餾、催化裂化,加氫、脫硫,硫磺,重整、氣分、MTBE、焦化(延遲焦化),溶劑、減粘、芳烴,汽油加氫,航煤加氫、蠟油加氫,加氫處理、加氫精制、加氫裂化,制氫,烷基化,S-ZORB、裂解、汽加,酸性水汽提,苯抽提,氫提濃,丁二烯、芳烴、碳五,產(chǎn)品精制,聚乙烯、聚苯乙烯、苯乙烯、聚丙烯等等。
4.近10年來波齒復(fù)合墊片使用量
根據(jù)粗略統(tǒng)計(jì),從2000年至2009年這10年中,僅由我公司生產(chǎn)銷售的波齒復(fù)合墊片產(chǎn)品總量超過 120萬 件。其中:
(1)用于工程項(xiàng)目建設(shè)的波齒復(fù)合墊片超過 20萬 件。
(2)用于裝置檢修的波齒復(fù)合墊片超過 99.6萬 件。其中石化行業(yè) 超過86.5 萬件,電力和造紙行業(yè)超過10.6萬件,機(jī)械制造行業(yè)配套超過2.5萬件。
(3)用于容器和換熱器的波齒復(fù)合墊片超過 81800 件。其中僅在中石化股份廣州分公司和中石化股份茂名分公司應(yīng)用并由我公司供貨的直徑DN 1500以上的波齒復(fù)合墊片數(shù)量已達(dá)近 8000 件。
由此可見,波齒復(fù)合墊片現(xiàn)在已成為在石油化工和其他領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用的法蘭密封墊片產(chǎn)品。
廣州市東山南方密封件有限公司 總工程師室 吳樹濟(jì)
2010年6月
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中海殼牌石油化工公司苯乙烯/環(huán)氧丙烷裝置 機(jī)械工程師:田松
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(使用報(bào)告)
中石化股份公司廣州分公司 機(jī)械動(dòng)力部 2010年6月2日
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(使用報(bào)告)
中石化股份公司茂名分公司 機(jī)動(dòng)部 2010年6月23日
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