汽轮机检修中螺栓损坏的原因与应对措施

李利明

【摘 要】汽轮机组上的螺栓数量很多，也比较昂贵，在检修过程中如果处理不当，不仅会损坏螺栓、延长检修工期，还会增加检修成本。情况严重的甚至会引发设备损坏事故，对机组的安全发电产生影响。因此，螺栓检修是一项非常重要的工作，它的涉及面很广，过程也较为繁杂，在检修时必须要使用合理的检修方法。在汽轮机检修中，螺栓损坏的问题层出不穷，为了降低检修成本，节约检修资源，我们应仔细分析造成螺栓损坏的原因并提出有效的应对措施，以确保发电机组安全稳定运行。

【关键词】汽轮机检修；螺栓损坏；原因；措施

汽轮机螺栓包括抽汽管、主汽门、高压导气管以及调门法兰螺栓等，主要是指高温高压的汽缸螺栓。在机组运行中以合金材质为主的高温螺栓承受着巨大的紧力和应力。汽缸利用多种螺栓来保证密封面的密封性，使高温高压的蒸汽在汽缸内做功。汽缸螺栓是连接上下缸两半的工具，也是一种使汽缸保持良好密封性的紧固件。螺栓可以在很高的温度下工作，对于大功率汽轮机组来说，汽缸螺栓的工作温度在500℃以上，而在汽缸各部件中汽缸法兰螺栓承受的应力最大。因此，要严格按照相关工艺对汽缸螺栓进行检修，在检修中不能有一丝一毫的疏忽，尽量避免发生漏汽或设备损坏事故。

1.螺栓的检修工艺

1.1拆卸

首先，要将汽缸调节级金属温度降到80℃，这样可以松汽缸螺栓。绝大多数的汽缸螺栓都是热紧螺栓，因此在松螺栓时可以使用电加热棒。螺栓拆下来之后应按标号进行存放，螺栓与螺帽要做到一一对应，还应按编号放好配套垫圈并记住各自的位置。在拆卸的过程中要严格按照规定的顺序进行，通常情况下会选择从中部开始往两侧对称拆卸。

1.2检修

清理并打磨汽缸螺栓的螺帽、螺扣及栽丝，除掉毛刺和氧化皮，然后用丝锥过扣，在回装之前应全部试扣，可以轻松旋入旋出时即为合格。螺栓的螺扣如有损伤，可使用三角锉刀进行仔细的休整扣齿，还可以在车床上过扣，使其光滑易用为止。同时，积极配合监督部门对汽缸螺栓进行金属监督，仔细检查螺栓的材质、硬度、组织以及外观损伤，不符合要求的应及时更换。在更换新螺栓时，其长度、尺寸、编号应和旧螺栓保持一致。

1.3回装

在回装螺栓时应遵循先冷紧后热紧的原则，按照检修规程的要求确定冷紧、热紧的顺序，与拆卸时的顺序保持一致即可。要把握好螺栓的冷紧力矩，既要符合密封的需要，又不能超过螺栓能够承受的范围。另外，要严格按照标准操作，尽可能避免产生漏汽。

2.在检修过程中螺栓发生损坏等问题的原因及应对措施

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、底扣和栽丝咬死，在检修过程中这是最为常见的问题。发生螺扣咬死的原因主要包括以下几个方面：第一，回装时没有将螺纹清理干净，螺扣表面粗糙，上面有毛刺。第二，回装之前螺纹就有损伤或在装配时没有涂润滑剂及高温防烧剂。在这种情况下，盲目的旋上螺帽就会出现螺纹咬死。第三，拆卸的时候没有严格按照规程进行；或者是加热时间过长，使螺扣因温度太高而涨死。第四，拆卸螺栓时汽缸温度偏高。第五，由于长期在高温下工作，螺栓表面的氧化皮较厚，从而使螺栓与螺扣之间产生挤压力。在挤压力的作用下，表面的氧化皮形成较为坚硬的氧化膜。拉破氧化膜之后就会使螺纹表面出现毛刺，导致螺纹咬死。第六，由于加工质量较低，螺栓的光洁度太差，造成螺纹间的配合间隙较小。

2.1.2应对措施

针对以上引起螺扣咬死的原因，本文提出了具体的应对措施，现介绍如下：第一，在回装前，仔细检查所有的螺栓、螺帽和底扣，不得留有任何毛刺。第二，回装高温螺栓的时候一定要将黄油清洗干净，然后再涂好防烧剂和润滑剂。第三，正确使用加工工艺和加热棒。一般来说，不同加热孔尺寸的螺栓，就需要使用不同粗细长度的加热棒。因此，一定要对加热棒进行准确的选择，不仅要合适配套，还要在长度上与螺栓对应，使其有效发热长度全部包含在螺孔内，露出的发热长度应控制在25mm以内。同时，加热棒的直径应比加热孔小1mm左右，以延长加热棒的使用寿命，避免对螺栓产生不良影响。此外，加热棒和电加热器的功率一定要适宜，使用人员应对螺栓加热的情况进行随时的监督，以对加热的时间进行合理的控制。第四，严格按照厂家标准和检修规程的要求对温度进行控制。拆卸螺栓之前，汽缸的温度一定要下降到允许的温度范围之内。由于汽缸的螺栓及螺帽有部分凸出在缸体外部，再加上汽缸的热容量较大，停机之后螺栓的温度下降速度较快，这就导致螺栓的温度比汽缸低，其紧固力反而比正常运行时要大，由于温度高的时候材料的硬度较低，拆卸螺栓时就很有可能会造成螺纹咬死，使螺栓受到损伤。因此，一般情况下，调节级金属温度降到80℃之内时，才能拆卸汽缸螺栓。第五，在拆卸前一段时间（一般为4h左右），应在螺纹处浇上松动剂或煤油，对螺纹间的氧化物进行润滑，以便于拆卸。拆卸之后，应彻底清理螺栓的氧化皮。第六，仔细检查新到的螺栓，如果发现螺扣光洁度不够或质量不好，应再加工或及时更换，达到标准之后再投入使用。第七，如果螺母已经咬死无法拆卸，为了保护螺杆，应使用割把将螺母割下。切割螺母的时候首先割开两侧面，再将水平的切口割开。切割的时候要循序渐进，逐层融化，以防误伤螺纹。第八，如果螺杆损坏，则需要及时更换。拆卸的时候如果有难度，可在离法兰较近的部位使用割把割断螺杆。

2.2螺栓出现裂纹或断裂现象的原因及应对措施

2.2.1原因分析

螺栓出现裂纹或断裂现象主要包括以下几个方面的原因：第一，加热的时候使用过氧-乙炔火焰，在受热不均匀的情况下螺栓会由于局部过热而产生过大的温差应力，从而导致螺栓出现裂纹或断裂。第二，螺栓材料的质量不好，冶炼时出现元素偏析现象，使螺栓出现粗颈。第三，由于安装方式不正确，造成应力集中而导致螺栓断裂。第四，装配工艺应用不当，使附加应力过大。比如没有认真研磨球面垫圈，使螺栓发生偏斜，产生相应的附加应力。第五，预紧力过大，没有按照标准紧固力矩。螺栓预紧力如果过大，不仅会使拉应力增加，还会增加弯应力和扭应力，从而进一步增大螺栓断裂的可能性。

2.2.2应对措施

针对以上导致螺栓出现裂纹或断裂的原因，可采取以下应对措施：第一，严禁使用氧-乙炔火焰对高温合金螺栓直接加热。第二，使用螺栓之前，应对其材质、硬度、组织进行检查，符合要求方能使用。第三，选用缺口敏感性不强的材料，严格要求螺杆与螺纹过渡区，确保圆滑过渡，减少应力集中。车掉端部凸台，使螺纹能够全部旋入，螺纹第1扣不能在法兰中分面上，以避免出现应力集中的情况。第四，仔细刮研球面垫圈，避免产生附加应力，在检修过程中还应对法兰中分面和垫圈螺帽端进行整修刮研或直接更换。

2.3汽缸分面泄露的原因及应对措施

由于长期在高温高压下工作，螺栓和螺帽会发生应力松弛的现象，从而使螺栓压紧力降低，接着就会造成法兰结合面漏汽。出现这种情况的主要原因是汽缸螺栓紧固不当。如果是紧固力矩不够，应使用符合要求的电动液压扳手，均匀、规范地紧固螺栓，使力矩大小满足实际需要；如果是螺栓紧固顺序不当，在紧固的时候应先紧结合面间隙最大处的螺栓，依次向外紧固。

3.总结

综上所述，在汽轮机检修的过程中，螺栓遇到或因螺栓而引起的问题主要有螺扣咬死、螺栓出现裂纹和断裂现象以及汽缸分面泄露等，本文对引起这些问题的原因进行了分析，然后采取了有效的应对措施。实践证明：在汽轮机检修中，采用规范的检修工艺可大大减少对螺栓的损坏，效果十分明显。

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