螺栓拉伸机关盖操作流程优化

蔡汝旭+丁华龙+富会佳

摘 要 本文主要介绍了拉伸机的工作原理，预紧力和压强的计算方法，讨论了拉伸机在工作过程中需要注意的事项，同时对拉伸机的相关工作流程提出了优化，为日后快速、安全的开关人孔工作奠定了基础。

关键词 螺栓拉伸机；预紧力；优化方案

中图分类号 TL4 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）164-0204-02

1 绪论

核电厂大修期间，需对SG人孔进行开关盖，如何确保人孔的密封性是我们最关注的问题。而其中预紧力是影响密封的一个重要因素，对于普通的螺栓我们通常采用普通的扳手或者液压扳手拧紧。而对于容器人孔的螺栓采用上述方法可能会导致螺栓咬死或者力矩分配不均匀。螺栓咬死将导致无法正常拆卸螺栓，严重的情况甚至无法拆除螺栓，这将会影响到大修的周期。如果螺栓力矩分配不均匀，个别螺栓受到的力矩偏小，由于蒸发器内部运行条件比较恶劣，压力高，有可能导致螺栓力矩偏小处的密封效果不佳，长期运行甚至导致此处蒸汽泄露。对于蒸汽发生器这种重要的设备是不能存在上述的作业风险，为此，对于重要的容器设备通常采用的拧紧方法为对螺栓进行拉伸拧紧。采取拉伸的方法，螺纹不会受到扭矩，并且整体的预紧力分布会十分均匀，从而提高了人孔密封的可靠性。

2 螺栓拉伸机预紧力计算

根据材料在弹性范围内变化为线性函数[1]，我们可以得到预紧力和泵压强的关系：

Fn：拉伸机的预紧力。

A：拉伸机活塞的有效面积

P：液压泵提供的压强。

当拉伸机活塞面积确定后，随着压强提高，预紧力也随之线性增大。对于整体式的拉伸机，相连的螺栓间的间隙决定了活塞的面积，因此我们只能通过变化压强调整螺栓的拉伸量。

3 拉伸机的工作原理

拉伸机主要是靠液压泵提供的液压力，把螺栓拉长，然后拧紧螺母，最后泄压。与传统的力矩扳手相比，拉伸机能有效的避免螺栓受到扭曲应力，防止螺栓咬死，同时也能保证预紧力的均匀性。拉伸机装配图如图1所示。它的工作原理为，液压泵通过高压油管把油打入活塞缸07内，由于压力的作用活塞带动衬套往上前进，而衬套与将要拉伸的螺栓是靠螺纹紧固在一起，从而带动螺栓往上拉伸。当拉伸的值达到我们设定的要求时，停止液压泵，拨动齿轮机构，把螺母带紧。然后释放液压泵的压力，从而完成拉伸的一个步骤。这里要引入一个残余拉伸量的概念，螺栓由于要恢复到原状态，而螺母又紧固着它使它不能回到原状态，这时便产生了一个残余变量，而我们最终关注的值即为拉伸的残余拉伸量。

4 优化方案

4.1 简化螺栓突出长度测量

为了保证在拉伸的过程中每个螺栓受到相同的拉伸力，应保证每个螺栓的突出长度值。常规测量都是采取游标卡尺测量，表1为设计图纸给的数值。

在现场操作过程中，测量螺栓突出长度存在以下几大困难：由于螺栓的数量较多，逐个用常规测量尺测量，耗费时间较长，尤其是在运行后，坏境剂量大，对工作人员的伤害加剧；由于螺栓顶部距法兰面间隔着螺母、垫片、盖板，因而常规尺子的测量需要两把尺子组成直角才能测量到螺栓顶部平面和法兰面的间距，该方法不便利而且精度差；使用常规尺子测量，由于是工作人员手动组成的直角，对于每个螺栓的测量，很难保证突出长度一致。

鉴于以上存在的问题，我们设计了螺栓突出长度测量的专用工具，该专用工具根据蒸汽发生器各个孔螺栓突出长度而设计的，为了节约成本及便利，我们将4种螺孔的螺栓突出长度测量工具集合为一。

底座：底座与法兰面贴合，该座需保证底面的平整度。该底座中心开有一个螺纹孔，该螺纹孔与测量杆连接，该螺纹孔需要保证垂直度。

测量杆：该长杆底部有螺纹，与底座配合，配合后长杆的垂直与底座的底面。长杆设计有3段凹环，凹环长度为横杆的厚度与螺栓突出长度的公差之和。该3段凹环，分别测量手孔、眼孔、二次侧人孔和一次侧人孔。

横杆：该部件为长方体部件，在其中一端开有一个U型槽与测量杆的凹环配合，并且在U型槽处开有一个小螺纹通孔，通过一个锁紧螺栓，可以固定住测量杆和横杆，防止在测量过程中松动而影响测量精度。

调整片：由于手孔突出长度为148.8mm～154.8mm，而眼孔的突出长度为147.3mm～153.3mm，该公差带相差1.5mm。为减少专用工具数量，因而设计调整片，若不添加调整片，则可测量眼孔的突出长度，若将调整片配合于底座和测量杆之间，则可测量手孔。

通过使用该工具，每次测量时，只要将部件组装，并固定横杆上的锁紧螺栓，将底面置于需要测量的螺栓旁的法兰面上，横杆置于螺栓的前方，然后调整螺栓长度，到刚好接触横杆即可。单手握紧测量工具，另一只手调整螺栓，方便快捷，效率精准。可以很好的解决常规测量所存在的问题。

4.2 螺栓拉伸机拉伸表与螺栓连接形式的改进

前期其他电厂所使用的螺栓拉伸机的拉伸表与螺栓的连接是靠磁铁的吸力固定的。由于磁力力度不够，在拉伸过程中可能会有拉伸表松动现象，从而影响测量精度，特别是在一次侧人孔拉伸的过程中，由于人孔成45°角，此现象更加明显。

我们电厂的螺栓拉伸机的拉伸表与螺栓的连接形式改成了螺栓拧紧的形式，此形式虽然解决了表松动的问题，但是又出现了一个新的问题，读数表与螺栓的连接螺纹太长，安装一块读数表的时间比较长，这样就增加了工作人员的辐射剂量。

鉴于以上2种连接形式的优点和缺点，我们考虑将拉伸表与螺栓的连接形式改为磁力和螺纹共同作用，即在磁力连接的基础上，增加2～3扣螺纹。这样既减少了安装时间，又保证了安装的牢固度。

5 结论

螺栓拉伸机已经广泛的运用到各个领域，特别是核电厂一些重要螺栓的安装。目前螺栓拉伸的方法也得到大力发展[2]，如螺柱双缸串联拉伸方法在中国实验快堆的成功应用，该方法可用于大型压力容器的螺柱拆装工程中。

参考文献

[1]螺栓拉伸机操作手册.

[2]吴水金，李文启，姚瑶.蒸汽发生器螺柱双缸串联拉伸方法.中国原子能科学研究院年报.