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摘要：随着社会的发展与进步，重视汽轮机高温紧固件的安装及检修工艺对于现实生活具有重要的意义。本文主要介绍汽轮机高温紧固件的安装及检修工艺的有关内容。
关键词 ： 汽轮机；高温紧固件；检修工艺；安装；
中图分类号：U664.113 文献标识码：A 文章编号：
引言
国产大型汽轮机组在安装、检修过程中，难免发生紧固件咬死无法取出的问题，其根本原因往往就是因为安装时不按照相关工艺规范。因此，安装、检修我
们必须严格控制安装质量，尽量避免汽轮机紧固件咬死问题的发生。
一、概 述
根据DL439- 1991 5火力发电厂高温紧固件技术导则, 汽轮机高温紧固件主要是指工作温度(指蒸汽温度) 大于400摄氏度的汽缸、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。
二、高温紧固件的安装
2. 1 清洗和检查
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。
2. 2 光谱、理化和金相检查
2. 2. 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. 2. 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20C rMlolVNbTiB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。
2. 2. 3 进行业主要求并委托的其他检验项目。
2. 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。
2. 4 初装和测量
规程要求: 螺栓螺纹应全部拧入栽丝孔或螺母内, 并使其第1扣丝低于螺母或栽丝孔平面0. 5 ~1mm; 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3mm 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。检查完毕后进行试装, 用手应能轻松自如地拧进螺母或螺栓, 如因螺纹之间的配合间隙过小造成紧力过大, 则采用机加工的方法增大间隙, 并应保证螺纹的光洁度。栽丝螺栓还应检查螺栓到位后螺栓与中分平面的垂直度, 防止由于垂直度超标产生附加的弯曲应力。试装完毕后, 应将对应的螺栓、螺母编号, 用钢数码打在汽缸中分面、法兰平面相应位置。
2. 6 安 装
建议冷紧螺栓采用力矩扳手进行冷紧(以控制力矩为主) , 热紧螺栓采用呆板手加架子管初紧(初紧力矩仅需控制在一定范围内即可, 但必须足够消除汽缸中分面的间隙), 然后采用加热法进行终紧, 采用超声波测长仪测量螺栓的伸长(最终紧力值以螺栓的伸长量为准)。需要注意的是, 上述方法使用前应与制造厂充分沟通, 取得制造厂的热紧螺栓的设计紧力和伸长量。
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, 特別是螺纹之间的杂物, 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。当螺栓的伸长量未达到规定值时, 不允许用过大的扭矩将螺母拧到要求的伸长量, 以防螺纹拉出毛刺和咬死。在螺栓初紧结束后应使用塞尺检查垫圈的上下表面间隙, 以防止螺栓歪斜, 受力不均。
热紧螺栓的终紧除采用加热伸长法进行紧固外, 也可用油压张紧法, 其优点是终紧几乎在没有摩擦力状态下拧紧, 劳动强度小, 工效高, 基本不存在扭应力, 螺纹不易损伤。缺点是需要制造厂供给专用的油压工具, 且操作复杂, 不易掌握。
最后, 在螺栓螺母紧固完毕后, 应将罩螺母的端孔采用螺塞封闭。
三、汽轮机组高温紧固件的安装与检修
3.1汽轮机汽缸和阀门解体前，对于汽缸要求汽轮机调节级温度降到80℃以下，对于各进汽阀温度要求降到100℃以下才允许拆卸结合面螺栓。过早的松开，不仅因为高温下的螺栓硬度低，易产生螺纹咬死的现象，而且在过高的温度下打开汽缸或阀门，在突然冷空气的作用下会使其内部各部件急骤冷却而引起永久性变形。
3.2在汽轮机紧固件拆卸前几小时，应将煤油浇到螺纹间浸软螺纹间的锈垢和氧化物，减少拆卸过程中的螺纹咬死现象。
3.3在拆卸过程中，螺栓、螺母及垫圈应做好标记，防止组装时用错。因为螺栓与螺帽是按照相应的硬度配合的，用错后会造成下次检修时螺纹咬死问题的发生。
3.4在装配前，应将螺栓及相应螺孔清理干净，去除表面毛刺和氧化物，并涂抹高温螺栓抗咬合剂，保证安装质量。
3.5严格控制螺栓的冷紧及热紧力矩。传统的螺栓冷紧和热紧都是采用套管接长扳手，由于力矩很大，通常需要用锤子敲击，虽然这样可以达到紧螺栓的目的，但是强大的瞬间冲击力会对螺栓造成很大的伤害，引起螺栓强度和寿命的降低，严重时候甚至会引起螺栓的断裂。因此如果条件允许，冷紧和热紧螺栓应尽量采用液压扳手，这样可以很好地控制紧螺栓时的力矩。要强调的是，在冷紧和热紧过程中，必须严格执行设备图纸中要求，并按照设计的冷紧和热紧力矩操作。如果力矩控制不好，大了会伤害螺栓，使之强度降低或断裂，小了会使螺栓在运行过程中松动，甚至脱落，造成财产损失和人身伤害。
3.6安装检修过程中要合理组织螺栓的拆装顺序。螺栓的拆装顺序看似小事，其实它可以决定汽缸安装检修的质量。一般是以容易消除汽缸上下半法兰间隙为原则。紧螺栓时，从中部汽缸垂弧最大处开始，对称的向前后拧紧，将法兰间隙推到汽封前后的自由端。假如采用相反的顺序，先将汽缸前后紧固，间隙集中于中部，将形成弓形间隙，往往因为间隙不能消除在运行时漏汽。松螺栓时，宜从中间间隙最大处开始，使间隙逐渐恢复，反之，如果最后拆卸间隙最大处的螺栓，那么最后一个螺栓上除了原来的预紧力外，还加上消除间隙所有螺栓的共同作用力，会使该螺栓过载难以拆卸，严重时会使螺栓损坏。
四、原因分析及处理方法
4.1 汽轮机高温紧固件螺纹咬死的原因
（1）螺纹清理不干净，存在毛刺、氧化物或者其他杂质，在拆装过程中，杂质增大螺纹间的摩擦，导致螺纹咬死。
（2）螺栓与螺母硬度接近会导致拆装时螺纹表面产生毛刺，进而导致螺纹的咬死。
（3）在拆卸螺栓过程中，如果遇到螺栓咬死情况，不应用过大的力矩硬拧，因为这样往往会使螺纹间的毛刺越来越严重，不仅无法拆下螺帽，严重时会使螺栓报废。正确的方法是使螺栓冷却到常温下，将适量润滑油注入螺纹间，并用适当的力矩活动螺帽，同时用手锤敲振。也可采用加热螺栓，使毛刺圆滑后将螺帽取下。当无法取下螺帽时，应采取破坏螺帽、保护螺栓的方法处理，请熟练的焊工按图1 切割螺帽，首先将两侧切开，再切割螺帽顶部，螺帽即可脱开，气割时不应过急，应小心一层一层切割，防止误伤螺栓。
当螺栓损坏无法取出时，可用气割在距法兰面100mm 处割断，并按图2 钻适当孔，再把两孔割通，将螺栓分成两半，然后用手锤和扁铲将两部分向中部敲打，便可取出损坏螺栓。
图1 图2
4.2 防止螺栓咬死的方法
（1）安装前将螺纹清理干净，不应有毛刺、碰撞痕迹。
（2）螺栓和螺母配合时，应使螺栓硬度高于螺母一个等级，如果硬度相近，容易产生咬死现象。
（3）螺栓热紧过程中，一定严格按照热紧工艺执行，严格控制热紧时间和热紧温度，建议采用专用螺栓加热装置，不建议用乙炔火焰加热螺栓。
结束语
在汽轮机实际安装过程中，影响汽轮机高温紧固件安装质量的因素比较复杂。该工序的安装质量直接影响机组的安全运行和下个周期大修质量，因此，该安装过程必须严格按照相关规程和厂家设计标准进行。
参考文献
［1］ 剪天聪.汽轮机原理［M］.北京：水利电力出版社，1986.
［2］ 郑体宽.热力发电厂［M］.北京：中国电力出版社，2001.
［3］ 邵和春.汽轮机运行［M］.北京：中国电力出版社，2006.
关键词 ： 汽轮机；高温紧固件；检修工艺；安装；
中图分类号：U664.113 文献标识码：A 文章编号：
引言
国产大型汽轮机组在安装、检修过程中，难免发生紧固件咬死无法取出的问题，其根本原因往往就是因为安装时不按照相关工艺规范。因此，安装、检修我
们必须严格控制安装质量，尽量避免汽轮机紧固件咬死问题的发生。
一、概 述
根据DL439- 1991 5火力发电厂高温紧固件技术导则, 汽轮机高温紧固件主要是指工作温度(指蒸汽温度) 大于400摄氏度的汽缸、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。
二、高温紧固件的安装
2. 1 清洗和检查
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。
2. 2 光谱、理化和金相检查
2. 2. 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. 2. 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20C rMlolVNbTiB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。
2. 2. 3 进行业主要求并委托的其他检验项目。
2. 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。
2. 4 初装和测量
规程要求: 螺栓螺纹应全部拧入栽丝孔或螺母内, 并使其第1扣丝低于螺母或栽丝孔平面0. 5 ~1mm; 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3mm 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。检查完毕后进行试装, 用手应能轻松自如地拧进螺母或螺栓, 如因螺纹之间的配合间隙过小造成紧力过大, 则采用机加工的方法增大间隙, 并应保证螺纹的光洁度。栽丝螺栓还应检查螺栓到位后螺栓与中分平面的垂直度, 防止由于垂直度超标产生附加的弯曲应力。试装完毕后, 应将对应的螺栓、螺母编号, 用钢数码打在汽缸中分面、法兰平面相应位置。
2. 6 安 装
建议冷紧螺栓采用力矩扳手进行冷紧(以控制力矩为主) , 热紧螺栓采用呆板手加架子管初紧(初紧力矩仅需控制在一定范围内即可, 但必须足够消除汽缸中分面的间隙), 然后采用加热法进行终紧, 采用超声波测长仪测量螺栓的伸长(最终紧力值以螺栓的伸长量为准)。需要注意的是, 上述方法使用前应与制造厂充分沟通, 取得制造厂的热紧螺栓的设计紧力和伸长量。
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, 特別是螺纹之间的杂物, 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。当螺栓的伸长量未达到规定值时, 不允许用过大的扭矩将螺母拧到要求的伸长量, 以防螺纹拉出毛刺和咬死。在螺栓初紧结束后应使用塞尺检查垫圈的上下表面间隙, 以防止螺栓歪斜, 受力不均。
热紧螺栓的终紧除采用加热伸长法进行紧固外, 也可用油压张紧法, 其优点是终紧几乎在没有摩擦力状态下拧紧, 劳动强度小, 工效高, 基本不存在扭应力, 螺纹不易损伤。缺点是需要制造厂供给专用的油压工具, 且操作复杂, 不易掌握。
最后, 在螺栓螺母紧固完毕后, 应将罩螺母的端孔采用螺塞封闭。
三、汽轮机组高温紧固件的安装与检修
3.1汽轮机汽缸和阀门解体前，对于汽缸要求汽轮机调节级温度降到80℃以下，对于各进汽阀温度要求降到100℃以下才允许拆卸结合面螺栓。过早的松开，不仅因为高温下的螺栓硬度低，易产生螺纹咬死的现象，而且在过高的温度下打开汽缸或阀门，在突然冷空气的作用下会使其内部各部件急骤冷却而引起永久性变形。
3.2在汽轮机紧固件拆卸前几小时，应将煤油浇到螺纹间浸软螺纹间的锈垢和氧化物，减少拆卸过程中的螺纹咬死现象。
3.3在拆卸过程中，螺栓、螺母及垫圈应做好标记，防止组装时用错。因为螺栓与螺帽是按照相应的硬度配合的，用错后会造成下次检修时螺纹咬死问题的发生。
3.4在装配前，应将螺栓及相应螺孔清理干净，去除表面毛刺和氧化物，并涂抹高温螺栓抗咬合剂，保证安装质量。
3.5严格控制螺栓的冷紧及热紧力矩。传统的螺栓冷紧和热紧都是采用套管接长扳手，由于力矩很大，通常需要用锤子敲击，虽然这样可以达到紧螺栓的目的，但是强大的瞬间冲击力会对螺栓造成很大的伤害，引起螺栓强度和寿命的降低，严重时候甚至会引起螺栓的断裂。因此如果条件允许，冷紧和热紧螺栓应尽量采用液压扳手，这样可以很好地控制紧螺栓时的力矩。要强调的是，在冷紧和热紧过程中，必须严格执行设备图纸中要求，并按照设计的冷紧和热紧力矩操作。如果力矩控制不好，大了会伤害螺栓，使之强度降低或断裂，小了会使螺栓在运行过程中松动，甚至脱落，造成财产损失和人身伤害。
3.6安装检修过程中要合理组织螺栓的拆装顺序。螺栓的拆装顺序看似小事，其实它可以决定汽缸安装检修的质量。一般是以容易消除汽缸上下半法兰间隙为原则。紧螺栓时，从中部汽缸垂弧最大处开始，对称的向前后拧紧，将法兰间隙推到汽封前后的自由端。假如采用相反的顺序，先将汽缸前后紧固，间隙集中于中部，将形成弓形间隙，往往因为间隙不能消除在运行时漏汽。松螺栓时，宜从中间间隙最大处开始，使间隙逐渐恢复，反之，如果最后拆卸间隙最大处的螺栓，那么最后一个螺栓上除了原来的预紧力外，还加上消除间隙所有螺栓的共同作用力，会使该螺栓过载难以拆卸，严重时会使螺栓损坏。
四、原因分析及处理方法
4.1 汽轮机高温紧固件螺纹咬死的原因
（1）螺纹清理不干净，存在毛刺、氧化物或者其他杂质，在拆装过程中，杂质增大螺纹间的摩擦，导致螺纹咬死。
（2）螺栓与螺母硬度接近会导致拆装时螺纹表面产生毛刺，进而导致螺纹的咬死。
（3）在拆卸螺栓过程中，如果遇到螺栓咬死情况，不应用过大的力矩硬拧，因为这样往往会使螺纹间的毛刺越来越严重，不仅无法拆下螺帽，严重时会使螺栓报废。正确的方法是使螺栓冷却到常温下，将适量润滑油注入螺纹间，并用适当的力矩活动螺帽，同时用手锤敲振。也可采用加热螺栓，使毛刺圆滑后将螺帽取下。当无法取下螺帽时，应采取破坏螺帽、保护螺栓的方法处理，请熟练的焊工按图1 切割螺帽，首先将两侧切开，再切割螺帽顶部，螺帽即可脱开，气割时不应过急，应小心一层一层切割，防止误伤螺栓。
当螺栓损坏无法取出时，可用气割在距法兰面100mm 处割断，并按图2 钻适当孔，再把两孔割通，将螺栓分成两半，然后用手锤和扁铲将两部分向中部敲打，便可取出损坏螺栓。
图1 图2
4.2 防止螺栓咬死的方法
（1）安装前将螺纹清理干净，不应有毛刺、碰撞痕迹。
（2）螺栓和螺母配合时，应使螺栓硬度高于螺母一个等级，如果硬度相近，容易产生咬死现象。
（3）螺栓热紧过程中，一定严格按照热紧工艺执行，严格控制热紧时间和热紧温度，建议采用专用螺栓加热装置，不建议用乙炔火焰加热螺栓。
结束语
在汽轮机实际安装过程中，影响汽轮机高温紧固件安装质量的因素比较复杂。该工序的安装质量直接影响机组的安全运行和下个周期大修质量，因此，该安装过程必须严格按照相关规程和厂家设计标准进行。
参考文献
［1］ 剪天聪.汽轮机原理［M］.北京：水利电力出版社，1986.
［2］ 郑体宽.热力发电厂［M］.北京：中国电力出版社，2001.
［3］ 邵和春.汽轮机运行［M］.北京：中国电力出版社，2006.