汽輪機(jī)檢修中螺栓損壞的原因與應(yīng)對(duì)措施

李利明

【摘 要】汽輪機(jī)組上的螺栓數(shù)量很多，也比較昂貴，在檢修過(guò)程中如果處理不當(dāng)，不僅會(huì)損壞螺栓、延長(zhǎng)檢修工期，還會(huì)增加檢修成本。情況嚴(yán)重的甚至?xí)l(fā)設(shè)備損壞事故，對(duì)機(jī)組的安全發(fā)電產(chǎn)生影響。因此，螺栓檢修是一項(xiàng)非常重要的工作，它的涉及面很廣，過(guò)程也較為繁雜，在檢修時(shí)必須要使用合理的檢修方法。在汽輪機(jī)檢修中，螺栓損壞的問(wèn)題層出不窮，為了降低檢修成本，節(jié)約檢修資源，我們應(yīng)仔細(xì)分析造成螺栓損壞的原因并提出有效的應(yīng)對(duì)措施，以確保發(fā)電機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】汽輪機(jī)檢修；螺栓損壞；原因；措施

汽輪機(jī)螺栓包括抽汽管、主汽門、高壓導(dǎo)氣管以及調(diào)門法蘭螺栓等，主要是指高溫高壓的汽缸螺栓。在機(jī)組運(yùn)行中以合金材質(zhì)為主的高溫螺栓承受著巨大的緊力和應(yīng)力。汽缸利用多種螺栓來(lái)保證密封面的密封性，使高溫高壓的蒸汽在汽缸內(nèi)做功。汽缸螺栓是連接上下缸兩半的工具，也是一種使汽缸保持良好密封性的緊固件。螺栓可以在很高的溫度下工作，對(duì)于大功率汽輪機(jī)組來(lái)說(shuō)，汽缸螺栓的工作溫度在500℃以上，而在汽缸各部件中汽缸法蘭螺栓承受的應(yīng)力最大。因此，要嚴(yán)格按照相關(guān)工藝對(duì)汽缸螺栓進(jìn)行檢修，在檢修中不能有一絲一毫的疏忽，盡量避免發(fā)生漏汽或設(shè)備損壞事故。

1.螺栓的檢修工藝

1.1拆卸

首先，要將汽缸調(diào)節(jié)級(jí)金屬溫度降到80℃，這樣可以松汽缸螺栓。絕大多數(shù)的汽缸螺栓都是熱緊螺栓，因此在松螺栓時(shí)可以使用電加熱棒。螺栓拆下來(lái)之后應(yīng)按標(biāo)號(hào)進(jìn)行存放，螺栓與螺帽要做到一一對(duì)應(yīng)，還應(yīng)按編號(hào)放好配套墊圈并記住各自的位置。在拆卸的過(guò)程中要嚴(yán)格按照規(guī)定的順序進(jìn)行，通常情況下會(huì)選擇從中部開始往兩側(cè)對(duì)稱拆卸。

1.2檢修

清理并打磨汽缸螺栓的螺帽、螺扣及栽絲，除掉毛刺和氧化皮，然后用絲錐過(guò)扣，在回裝之前應(yīng)全部試扣，可以輕松旋入旋出時(shí)即為合格。螺栓的螺扣如有損傷，可使用三角銼刀進(jìn)行仔細(xì)的休整扣齒，還可以在車床上過(guò)扣，使其光滑易用為止。同時(shí)，積極配合監(jiān)督部門對(duì)汽缸螺栓進(jìn)行金屬監(jiān)督，仔細(xì)檢查螺栓的材質(zhì)、硬度、組織以及外觀損傷，不符合要求的應(yīng)及時(shí)更換。在更換新螺栓時(shí)，其長(zhǎng)度、尺寸、編號(hào)應(yīng)和舊螺栓保持一致。

1.3回裝

在回裝螺栓時(shí)應(yīng)遵循先冷緊后熱緊的原則，按照檢修規(guī)程的要求確定冷緊、熱緊的順序，與拆卸時(shí)的順序保持一致即可。要把握好螺栓的冷緊力矩，既要符合密封的需要，又不能超過(guò)螺栓能夠承受的范圍。另外，要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)操作，盡可能避免產(chǎn)生漏汽。

2.在檢修過(guò)程中螺栓發(fā)生損壞等問(wèn)題的原因及應(yīng)對(duì)措施

2.1螺扣咬死

2.1.1原因分析

螺扣咬死主要包括螺栓和螺帽咬死、底扣和栽絲咬死，在檢修過(guò)程中這是最為常見的問(wèn)題。發(fā)生螺扣咬死的原因主要包括以下幾個(gè)方面：第一，回裝時(shí)沒(méi)有將螺紋清理干凈，螺扣表面粗糙，上面有毛刺。第二，回裝之前螺紋就有損傷或在裝配時(shí)沒(méi)有涂潤(rùn)滑劑及高溫防燒劑。在這種情況下，盲目的旋上螺帽就會(huì)出現(xiàn)螺紋咬死。第三，拆卸的時(shí)候沒(méi)有嚴(yán)格按照規(guī)程進(jìn)行；或者是加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，使螺扣因溫度太高而漲死。第四，拆卸螺栓時(shí)汽缸溫度偏高。第五，由于長(zhǎng)期在高溫下工作，螺栓表面的氧化皮較厚，從而使螺栓與螺扣之間產(chǎn)生擠壓力。在擠壓力的作用下，表面的氧化皮形成較為堅(jiān)硬的氧化膜。拉破氧化膜之后就會(huì)使螺紋表面出現(xiàn)毛刺，導(dǎo)致螺紋咬死。第六，由于加工質(zhì)量較低，螺栓的光潔度太差，造成螺紋間的配合間隙較小。

2.1.2應(yīng)對(duì)措施

針對(duì)以上引起螺扣咬死的原因，本文提出了具體的應(yīng)對(duì)措施，現(xiàn)介紹如下：第一，在回裝前，仔細(xì)檢查所有的螺栓、螺帽和底扣，不得留有任何毛刺。第二，回裝高溫螺栓的時(shí)候一定要將黃油清洗干凈，然后再涂好防燒劑和潤(rùn)滑劑。第三，正確使用加工工藝和加熱棒。一般來(lái)說(shuō)，不同加熱孔尺寸的螺栓，就需要使用不同粗細(xì)長(zhǎng)度的加熱棒。因此，一定要對(duì)加熱棒進(jìn)行準(zhǔn)確的選擇，不僅要合適配套，還要在長(zhǎng)度上與螺栓對(duì)應(yīng)，使其有效發(fā)熱長(zhǎng)度全部包含在螺孔內(nèi)，露出的發(fā)熱長(zhǎng)度應(yīng)控制在25mm以內(nèi)。同時(shí)，加熱棒的直徑應(yīng)比加熱孔小1mm左右，以延長(zhǎng)加熱棒的使用壽命，避免對(duì)螺栓產(chǎn)生不良影響。此外，加熱棒和電加熱器的功率一定要適宜，使用人員應(yīng)對(duì)螺栓加熱的情況進(jìn)行隨時(shí)的監(jiān)督，以對(duì)加熱的時(shí)間進(jìn)行合理的控制。第四，嚴(yán)格按照廠家標(biāo)準(zhǔn)和檢修規(guī)程的要求對(duì)溫度進(jìn)行控制。拆卸螺栓之前，汽缸的溫度一定要下降到允許的溫度范圍之內(nèi)。由于汽缸的螺栓及螺帽有部分凸出在缸體外部，再加上汽缸的熱容量較大，停機(jī)之后螺栓的溫度下降速度較快，這就導(dǎo)致螺栓的溫度比汽缸低，其緊固力反而比正常運(yùn)行時(shí)要大，由于溫度高的時(shí)候材料的硬度較低，拆卸螺栓時(shí)就很有可能會(huì)造成螺紋咬死，使螺栓受到損傷。因此，一般情況下，調(diào)節(jié)級(jí)金屬溫度降到80℃之內(nèi)時(shí)，才能拆卸汽缸螺栓。第五，在拆卸前一段時(shí)間（一般為4h左右），應(yīng)在螺紋處澆上松動(dòng)劑或煤油，對(duì)螺紋間的氧化物進(jìn)行潤(rùn)滑，以便于拆卸。拆卸之后，應(yīng)徹底清理螺栓的氧化皮。第六，仔細(xì)檢查新到的螺栓，如果發(fā)現(xiàn)螺扣光潔度不夠或質(zhì)量不好，應(yīng)再加工或及時(shí)更換，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)之后再投入使用。第七，如果螺母已經(jīng)咬死無(wú)法拆卸，為了保護(hù)螺桿，應(yīng)使用割把將螺母割下。切割螺母的時(shí)候首先割開兩側(cè)面，再將水平的切口割開。切割的時(shí)候要循序漸進(jìn)，逐層融化，以防誤傷螺紋。第八，如果螺桿損壞，則需要及時(shí)更換。拆卸的時(shí)候如果有難度，可在離法蘭較近的部位使用割把割斷螺桿。

2.2螺栓出現(xiàn)裂紋或斷裂現(xiàn)象的原因及應(yīng)對(duì)措施

2.2.1原因分析

螺栓出現(xiàn)裂紋或斷裂現(xiàn)象主要包括以下幾個(gè)方面的原因：第一，加熱的時(shí)候使用過(guò)氧-乙炔火焰，在受熱不均勻的情況下螺栓會(huì)由于局部過(guò)熱而產(chǎn)生過(guò)大的溫差應(yīng)力，從而導(dǎo)致螺栓出現(xiàn)裂紋或斷裂。第二，螺栓材料的質(zhì)量不好，冶煉時(shí)出現(xiàn)元素偏析現(xiàn)象，使螺栓出現(xiàn)粗頸。第三，由于安裝方式不正確，造成應(yīng)力集中而導(dǎo)致螺栓斷裂。第四，裝配工藝應(yīng)用不當(dāng)，使附加應(yīng)力過(guò)大。比如沒(méi)有認(rèn)真研磨球面墊圈，使螺栓發(fā)生偏斜，產(chǎn)生相應(yīng)的附加應(yīng)力。第五，預(yù)緊力過(guò)大，沒(méi)有按照標(biāo)準(zhǔn)緊固力矩。螺栓預(yù)緊力如果過(guò)大，不僅會(huì)使拉應(yīng)力增加，還會(huì)增加彎應(yīng)力和扭應(yīng)力，從而進(jìn)一步增大螺栓斷裂的可能性。

2.2.2應(yīng)對(duì)措施

針對(duì)以上導(dǎo)致螺栓出現(xiàn)裂紋或斷裂的原因，可采取以下應(yīng)對(duì)措施：第一，嚴(yán)禁使用氧-乙炔火焰對(duì)高溫合金螺栓直接加熱。第二，使用螺栓之前，應(yīng)對(duì)其材質(zhì)、硬度、組織進(jìn)行檢查，符合要求方能使用。第三，選用缺口敏感性不強(qiáng)的材料，嚴(yán)格要求螺桿與螺紋過(guò)渡區(qū)，確保圓滑過(guò)渡，減少應(yīng)力集中。車掉端部凸臺(tái)，使螺紋能夠全部旋入，螺紋第1扣不能在法蘭中分面上，以避免出現(xiàn)應(yīng)力集中的情況。第四，仔細(xì)刮研球面墊圈，避免產(chǎn)生附加應(yīng)力，在檢修過(guò)程中還應(yīng)對(duì)法蘭中分面和墊圈螺帽端進(jìn)行整修刮研或直接更換。

2.3汽缸分面泄露的原因及應(yīng)對(duì)措施

由于長(zhǎng)期在高溫高壓下工作，螺栓和螺帽會(huì)發(fā)生應(yīng)力松弛的現(xiàn)象，從而使螺栓壓緊力降低，接著就會(huì)造成法蘭結(jié)合面漏汽。出現(xiàn)這種情況的主要原因是汽缸螺栓緊固不當(dāng)。如果是緊固力矩不夠，應(yīng)使用符合要求的電動(dòng)液壓扳手，均勻、規(guī)范地緊固螺栓，使力矩大小滿足實(shí)際需要；如果是螺栓緊固順序不當(dāng)，在緊固的時(shí)候應(yīng)先緊結(jié)合面間隙最大處的螺栓，依次向外緊固。

3.總結(jié)

綜上所述，在汽輪機(jī)檢修的過(guò)程中，螺栓遇到或因螺栓而引起的問(wèn)題主要有螺扣咬死、螺栓出現(xiàn)裂紋和斷裂現(xiàn)象以及汽缸分面泄露等，本文對(duì)引起這些問(wèn)題的原因進(jìn)行了分析，然后采取了有效的應(yīng)對(duì)措施。實(shí)踐證明：在汽輪機(jī)檢修中，采用規(guī)范的檢修工藝可大大減少對(duì)螺栓的損壞，效果十分明顯。

【參考文獻(xiàn)】

[1]駱建成.汽輪機(jī)檢修中螺栓損壞原因分析及對(duì)策[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2013，（3）.

[2]丁書海.火電廠汽輪機(jī)高壓螺栓拆裝檢修工藝研究分析[J].科技資訊，2011，（36）.

[3]張國(guó)平.工業(yè)汽輪機(jī)的檢修作業(yè)研究[D].上海交通大學(xué)：工業(yè)工程，2008.