鼓網(wǎng)驅(qū)動(dòng)軸非驅(qū)動(dòng)端軸承座固定螺栓松動(dòng)原因分析

洪君

遼寧紅沿河核電有限公司 遼寧瓦房店 116000

1 事件詳細(xì)過程

2019年8月6日下午15：00左右專業(yè)工程師現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)2CFI032TF鼓網(wǎng)驅(qū)動(dòng)軸非驅(qū)動(dòng)端軸承座上部緊固螺栓松動(dòng)，下部固定螺栓松脫，軸承座整體出現(xiàn)上下的小幅度擺動(dòng)，馬上向主控進(jìn)行匯報(bào)，并準(zhǔn)備工作票、備件及專用工具，主控將鼓網(wǎng)立即由中速切換至低速運(yùn)行，減緩缺陷進(jìn)一步惡化。

2019年8月6日17：00，機(jī)械專業(yè)持票更換軸承座螺栓，調(diào)整驅(qū)動(dòng)軸大小齒間隙6-12mm，更換過程中對(duì)螺栓涂抹緊固膠，避免再次發(fā)生松脫，螺栓更換完成后檢查鼓網(wǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)正常，軸承座螺栓未發(fā)現(xiàn)松動(dòng)，大齒圈與小齒輪嚙合正常，軸承座螺栓松動(dòng)前和緊固后現(xiàn)場(chǎng)照片，原軸承座固定螺栓照片，上部螺栓產(chǎn)生輕微彎曲。螺栓更換緊固過程中主控監(jiān)視壓差正常，海生物取樣量無變化[1]。

2 原因分析

2.1 螺栓防松設(shè)計(jì)分析

鼓形濾網(wǎng)驅(qū)動(dòng)軸軸承座固定螺栓只有單螺母緊固，沒有機(jī)械防松設(shè)計(jì)，只有圖紙中安裝技術(shù)要求有不銹鋼螺栓螺紋處涂抹DURALAC1305螺栓膠，現(xiàn)場(chǎng)采用雙螺母，螺栓長(zhǎng)度偏短，第二個(gè)螺母有一扣未咬合，螺栓螺母的防松效果仍不佳，鼓網(wǎng)運(yùn)行時(shí)受水流作用產(chǎn)生晃動(dòng)，由于鼓網(wǎng)徑向可能產(chǎn)生橢圓度，鼓網(wǎng)大齒圈會(huì)產(chǎn)生作用力給小齒輪，間接使軸承座承受上下推力，如果螺栓螺母防松不可靠，長(zhǎng)時(shí)間使螺栓受徑向作用力，鼓網(wǎng)側(cè)軸承座固定螺栓螺母容易松動(dòng)。H402大修已采用雙螺母、鎖緊墊片、螺紋鎖固膠防松。

2.2 螺栓緊固力矩設(shè)計(jì)分析

GWNS-19×5.56 型 鼓 形 濾 網(wǎng) 驅(qū) 動(dòng) 裝 置 圖 紙《AAW33300007S07A44SD》中驅(qū)動(dòng)軸軸承座固定螺栓M24，緊固力矩為256Nm（如圖8所示）。外基地鼓網(wǎng)相同位置螺栓緊固力矩為496Nm，陽江核電一期已經(jīng)發(fā)起ESR升版，驅(qū)動(dòng)裝置力矩值修改為496Nm。

根據(jù)反饋，驅(qū)動(dòng)軸軸承座固定螺栓M24，緊固力矩為256Nm，聯(lián)系沈陽電力機(jī)械總廠，廠家澄清螺栓原設(shè)計(jì)緊固力矩偏小，重新對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置螺栓力矩進(jìn)行修改，并升版鼓網(wǎng)驅(qū)動(dòng)裝置圖紙；

鼓形濾網(wǎng)通過小齒輪嚙合大齒圈帶動(dòng)鼓網(wǎng)旋轉(zhuǎn)，小齒輪與大齒圈之間齒頂、齒底間隙為6-12mm為調(diào)整小齒輪與大齒圈之間齒隙，鼓網(wǎng)側(cè)驅(qū)動(dòng)軸軸承座螺栓孔設(shè)計(jì)為橢圓孔，螺栓上下可滑動(dòng)不受限制；鼓網(wǎng)運(yùn)行時(shí)受水流作用產(chǎn)生晃動(dòng)，鼓網(wǎng)19米直徑可能產(chǎn)生橢圓度，鼓網(wǎng)大齒圈會(huì)產(chǎn)生作用力給小齒輪，間接使軸承座承受上下推力，如力矩偏小軸承座與其固定板存在一定的滑動(dòng)，長(zhǎng)時(shí)間使螺栓受徑向作用力，造成軸承座固定螺栓螺母松動(dòng)[2]。

2.3 螺栓安裝質(zhì)量分析

查詢H202/203大修2CFI032TF 鼓型濾網(wǎng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸軸承定期檢查（1C），驅(qū)動(dòng)軸軸承檢查項(xiàng)目未拆卸軸承座螺栓，在標(biāo)準(zhǔn)包和維修程序中鼓網(wǎng)驅(qū)動(dòng)軸承軸承座固定螺栓力矩檢查沒有力矩檢查要求，紅沿河1-4號(hào)機(jī)組鼓網(wǎng)驅(qū)動(dòng)軸承軸承座固定螺栓設(shè)計(jì)和安裝基本相同，四臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)間1號(hào)機(jī)組比2號(hào)機(jī)組時(shí)間長(zhǎng)，其他機(jī)組軸承座固定螺栓均未發(fā)現(xiàn)松動(dòng)。

可能工程安裝階段緊固力矩偏小，鼓網(wǎng)運(yùn)行時(shí)受水流作用產(chǎn)生晃動(dòng)，鼓網(wǎng)大齒圈會(huì)產(chǎn)生作用力給小齒輪，間接使鼓網(wǎng)側(cè)軸承座承受上下推力，如安裝力矩偏小，長(zhǎng)時(shí)間使螺栓受徑向作用力，可能造成軸承座固定螺栓螺母松動(dòng)。

2.4 螺栓材質(zhì)評(píng)價(jià)分析

2.4.1 螺栓宏觀檢查

對(duì)驅(qū)動(dòng)軸鼓網(wǎng)側(cè)軸承座螺栓進(jìn)行宏觀檢查，同時(shí)，領(lǐng)取新螺栓備件進(jìn)行對(duì)比分析，為方便區(qū)分，將使用過的舊螺栓編號(hào)為1#，新螺栓編為2#。宏觀檢查可見，兩個(gè)螺栓外觀未見明顯彎曲變形及銹蝕，螺牙均未見明顯磨損。螺栓尺寸實(shí)測(cè)應(yīng)為M24×135mm。

2.4.2 化學(xué)成分分析

依據(jù)GB/T 11170-2008對(duì)螺栓及螺母取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析。實(shí)驗(yàn)設(shè)備為PMI-MASTER Smart 火花直讀光譜儀。

分析結(jié)果表明，兩顆螺栓及螺母的化學(xué)成分均滿足GB/T 3098.6-2014對(duì)相應(yīng)組別材料的要求。

2.4.3 拉伸性能

兩顆螺栓取φ5㎜棒狀比例拉伸試樣，依據(jù)GB/T 228.1-2010進(jìn)行室溫拉伸試驗(yàn)。拉伸試驗(yàn)在日本島津AG-IC 100kN精密電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。結(jié)果可見，送檢的螺栓可能存在強(qiáng)度偏低的問題。

2.4.4 金相檢驗(yàn)

兩顆螺栓的螺牙段及螺帽端各取縱向金相試樣1個(gè)，在螺牙段各取橫向金相試樣1個(gè)，螺母中間縱向剖開取金相試樣1個(gè)，對(duì)所取共7個(gè)金相試樣采用ZEISS Axio Observer A3研究級(jí)倒置萬能金相顯微鏡進(jìn)行金相檢驗(yàn)。

通過對(duì)1#螺栓取樣的金相檢驗(yàn)結(jié)果可以看出，基體的金相組織為孿晶奧氏體+少量鐵素體，晶粒度約8～9級(jí)，組織正常。螺牙未見明顯缺陷，螺帽根部未見倒圓。

宏觀檢查現(xiàn)場(chǎng)螺栓螺牙未見明顯磨損、腐蝕；螺栓材質(zhì)金相檢驗(yàn)結(jié)果可以看出，基體的金相組織組織正常，螺牙未見明顯缺陷；螺栓可能存在強(qiáng)度偏低，但未造成斷裂，說明螺栓強(qiáng)度符合載荷要求，螺栓沒有明顯制造缺陷。

2.5 擴(kuò)展分析

根據(jù)2CFI032TF驅(qū)動(dòng)軸軸承座螺栓松脫反饋，對(duì)其他機(jī)組鼓網(wǎng)軸承座螺栓進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)螺栓松動(dòng)現(xiàn)象。1-4號(hào)機(jī)組鼓網(wǎng)驅(qū)動(dòng)軸軸承座螺栓，防松措施同樣設(shè)計(jì)為螺紋鎖固膠，現(xiàn)場(chǎng)目前均采用雙螺母固定，緊固力矩設(shè)計(jì)也是265Nm，與2CFI032TF情況相同，同樣存在螺栓松脫可能。二期鼓網(wǎng)可能存在同樣設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)安裝問題[3]。

直接原因：鼓網(wǎng)驅(qū)動(dòng)軸非驅(qū)動(dòng)端軸承座固定螺栓無防松措施。

根本原因：鼓網(wǎng)驅(qū)動(dòng)軸軸承座固定螺栓沒有機(jī)械防松設(shè)計(jì)。

2.6 后續(xù)行動(dòng)

升版鼓網(wǎng)驅(qū)動(dòng)裝置圖紙，修改力矩為496Nm，螺栓防松采用雙螺母加鎖緊墊片、涂抹螺紋鎖固膠防松；大修或臨停對(duì)4臺(tái)機(jī)驅(qū)動(dòng)軸鼓網(wǎng)側(cè)軸承座螺栓采用雙螺母加鎖緊墊片、涂抹螺紋鎖固膠防松，短螺栓進(jìn)行更換以滿足長(zhǎng)度要求；升版標(biāo)準(zhǔn)包和維修程序（H-MC-S-W-CFI-005），增加鼓網(wǎng)驅(qū)動(dòng)軸承軸承座固定螺栓力矩檢查，反饋至二期。