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发电厂汽轮机组高温紧固件检修分析

发布时间:2018-08-06   来源:中国新技术新产品   作者:李明涛 尹鲁  

  引言

  汽轮机高温紧固件适用于工作温度(指蒸汽温度)大于400℃的汽缸、汽门、各种阀门和蒸汽管道法兰的螺栓(包括单头螺纹螺栓、双头螺柱和等长双头螺柱)、螺母和垫圈。高温紧固件一般为合金钢材质,在机组运行中承受着巨大的应力和紧力,国产大型机组汽缸都是由螺栓将上下缸连接,以确保汽缸严密不漏,确保高温高压蒸汽在汽缸内做功。因此,对高温紧固件的安装与检修工艺进行探讨,具有重要的现实意义。

  1 高温紧固件安装要点

  1.1 清洗与检查。对螺栓、螺母和垫圈进行仔细清洗,清除防腐油,再对螺栓螺母进行宏观检查,要求表面及螺纹部分光洁、平滑,不应有凹痕、裂纹、锈蚀毛刺和其他引起应力集中的缺陷,检查完毕后,应在部件表面抹上黑铅粉(注意要用压缩空气吹去过多的黑铅粉),以防止锈蚀。

  1.2 光谱、理化与金相检查。① 合金钢部件须进行100%的光谱复查,光谱分析的部位应选在螺栓的端部。②对≥M32的螺栓:a.进行100%超声波探伤(必要时可用磁粉、着色和其它方法检查),不得有裂纹和影响强度的缺陷存在。在超声波检验时,应在螺栓两端对应位置打上印记,用超声波仪器测量出螺栓的长度,并做好记录,作为螺栓的蠕变测量基准长度;b.进行100%硬度检验,检查部位为螺栓端面或光杆处;c.对20CrlMolVNbTiB螺栓做金相抽查;d.必要时还可考虑进行晶粒大小及组织形态测定。③进行业主要求并委托的其他检验项目。

  1.3 配对编号。为防止螺纹咬死和减少磨损,螺母材料应比螺栓低1级,硬度值低HB20~50。为防止由于随机配对造成的螺栓、螺母硬度相差过大或过小,安装时应根据硬度测定值对螺栓、螺母进行配对并编号。编号应使用钢数码打在螺栓、螺母上显眼并不易破坏的位置、不受力和不易破坏的端面。

  1.4 初装和测量。规程要求:螺栓螺纹应全部拧人栽丝孔或螺母内,并使其第1扣丝低于螺母或栽丝孔平面0.5―1 mm;罩螺母或栽丝螺栓拧完后,螺母或栽丝孔顶部与螺栓端部应留有3 mm的空隙。为此应对螺栓、螺母及汽缸、汽门等部件的栽丝孔的长度进行仔细测量,计算出间隙是否符合要求。如果不符,则可将螺栓端面车去一段长度(车制加工后要注意恢复端部的倒角)。测量完毕后,仔细检查栽丝孔的螺纹,确保螺纹部分光洁、无毛刺等缺陷。

  1.5 垫圈的检查研磨。现代大型机组上,高温紧固件多选用球面垫圈,可大大消除螺栓的附加弯曲应力,在安装过程中重点把握的是垫圈与螺母承力面以及垫圈与汽缸/法兰承力面的接触检查,主要用涂红丹和塞尺检查间隙2种方式,如发现接触不均匀,得到许可后采用研磨螺母承力面和汽缸、法兰承力面的方法处理。检查时还应对垫圈和螺母进行多次配对检查,如能抵消接触偏差,则可大大减少处理工作量。

  1.6 安装。在螺栓最终安装及紧固前,应对螺栓进行最后一次的仔细检查,清除杂物及灰渣,特别是螺纹之间的杂物,同时对汽缸、汽门上的栽丝孔进行仔细清理,清除所有杂物和积水。螺栓、螺母应无影响性能和可靠性的损伤,安装时将螺栓、螺母、垫圈方向配对。螺栓螺纹处应涂上二硫化钼高温防咬剂润滑,但该防咬剂不宜用于含镍的合金钢制螺栓(可改用含铜石墨润滑剂)。冷紧和热紧均应从汽缸的垂弧最大处(中部)开始,依次向两端对称进行,由于先紧的螺栓紧力在相邻螺栓紧固后将会降低,因此冷紧和热紧均应分2次拧紧。螺栓热紧时加热位置是螺栓的中心孔,避免直接加热螺栓的螺纹和螺母部分。

  2. 高温紧固件的检修要点

  2.1 拆卸

  对于汽缸螺栓应等调节级处壁温<80℃,各种阀门和管道法兰温度<100℃才可开始拆卸。拆卸螺母与安装螺母的方法类似,提前4 h向螺纹内注入润滑剂(可采用螺栓松动剂或煤油),热紧螺栓拆卸时首先使用电加热器加热螺栓,待螺栓伸长后再用呆板手配架子管将螺母拧松拆下,冷紧螺栓拆卸时则直接用适当的力矩来回活动螺母,并使用铜棒敲振,使螺母松动后再拆下,防止由于螺纹咬死而强行松螺母引起螺纹拉毛或扭断螺栓。拆卸下来的螺栓应按编号存放,螺帽、螺栓及配套垫圈一一对应,并做好标识。拆卸螺栓的顺序应在参考以往安装检修记录后选择中分面间隙最大的部位开始对称往两侧拆卸,以防止拆卸部分螺栓后其余螺栓螺纹承受过大的力造成卡死。对于汽缸、汽门结合面栽丝的螺栓,拆卸时应特别注意工艺,以防损伤螺纹。首先应在汽缸结合面部位向螺纹喷洒螺栓松动剂,然后再用铜锤敲击螺栓端头及螺杆部位,边敲击边来回转动螺栓,直至螺栓能轻松旋出。

  2.2 清洗和检查

  ①采用特殊定做的丝锥对螺母螺纹和栽丝孔螺纹进行铰丝处理,去除螺栓螺母表面的毛刺和有脱落可能的氧化皮;②对所有的螺帽与螺栓进行试装,应能轻松旋人旋出,对于栽丝孔螺栓还应重点检查试装后的螺栓垂直度;③对螺母、垫圈和汽缸/阀门的承力面仔细检查,如存在损伤,应采用对研的方法处理,或考虑更换垫圈备件;④根据蠕变测量记号测量螺栓的长度,做好记录,作为螺栓紧固的初值以及蠕变伸长量计算依据;⑤对于较难拆卸、中分面出现漏汽或异常情况的螺栓应进行重点检查,确定螺栓是否还能够继续使用。

  2.3 光谱、理化和金相检查

  ①对所有的合金钢高温紧固件进行光谱复查。②对≥M32的螺栓:a.进行100%无损探伤;b.进行100%的硬度检查(检查部位在中间)。③对硬度不合格的螺栓进行金相检查,必要时做冲击韧性抽查。④按蠕变变形量监测螺栓寿命损耗度时,应选择有代表性的螺栓为监察螺栓或按20%的数量,大修时检测蠕变伸长量。

  2.4 修理

  ①螺纹损伤,使用三角油石进行清理打磨,必要时进行机加工。②硬度超标,进行金相检查,必要时进行冲击韧性检查,使用热处理方法恢复。③分析裂纹种类,如果仅是表面裂纹,打磨消除裂纹后继续使用,否则应报废处理。④蠕变值超标,根据DL439―1991《火力发电厂高温紧固件技术导则》进行判别处理。⑤螺栓弯曲,弯曲较小时校正后热处理,弯曲较大则需要更换备件。⑥垫圈磨损或压痕,研磨处理或更换备件。⑦母螺纹损坏,使用丝锥或机加工修复,无法修复时更换备件。⑧ 栽丝孔螺纹损坏,使用丝锥或机加工修复,无法修复时应与制造厂取得联系,必要时采用扩孔攻丝,重新供应异型螺栓的方法修复。所有的高温紧固件硬度都合格后,应根据硬度值,对螺栓螺母进行重新编号。

  2.5 更换件的检查

  更换的高温紧固件检查方法与安装时要求一致,还应按照要求做钢印编号,并做好相应的原始资料整理、归档工作。

  2.6 复装

  高温紧固件的复装要求和程序与安装一致,但要特别注意的是,其螺栓原始长度应为检修时测量的长度,而不是安装时的螺栓原始长度。同时,由于运行中汽缸不可避免地会产生变形,应首先从间隙最大位置的螺栓进行紧固,然后向两端对称进行紧固,间隙最大位置应通过检修时合缸确定。

  结束语

  总之,汽轮机设备一旦发生重大损坏事故,就需相当长的检修时间才能恢复发电。能否避免严重的设备损坏事故以及减轻设备损坏的严重程度,则和设备检修技术、运行技术以及运行人员对事故判断和处理方法正确与否有直接的关系。

  参考文献

  [1]苏俭奎,丁永刚.汽轮机组高温紧固件的安装和检修方法[J].机械工程师,2009.09.

  [2]DL439-91火力发电厂高温紧固件技术导则.

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