法兰安装新技术助力核电汽轮机缸体紧固改造

特约撰稿人：凯特克集团有限公司市场总监王剑波

·凯特克螺栓预紧力控制技术推广·

法兰安装新技术助力核电汽轮机缸体紧固改造

特约撰稿人：凯特克集团有限公司市场总监王剑波

随着现代工业的快速发展，法兰在各类管道的连接中越来越广泛。不仅石化企业普遍应用，而且电力等企业也司空见惯。紧固法兰的技术也是“八仙过海”各显其能。然而，经过各方试验论证，最为著名的当属凯特克无反作用力臂法兰紧固安装新技术。现以大亚湾核电主蒸汽法兰及高压缸法兰螺栓紧固改造项目为例作一介绍。

主蒸汽调节阀门法兰螺栓紧固

同步紧固技术化解顽症

大亚湾核电汽轮机主蒸汽法兰的螺栓紧固安装，长期以来一直采用预紧后加热螺栓转动螺母角度的方式来控制螺栓的伸长量。由于每次紧固以后需要等螺栓冷却至常温再测量其伸长量，如果伸长量不在允许的精度范围以内需要再加热螺栓进行调整。采用这种紧固方式紧固达到预期的紧固效果需耗时3天左右的时间，并且螺栓伸长量的精度控制也只能在加热状态下预估冷却之后的伸长量，不能在紧固时直接控制最终的结果，往往造成紧固完成以后的误差精度超过允许范围，从而需要反复调整，严重影响紧固工期。

有没有更好的办法来解决这一瑕疵呢？

自2009年起，凯特克集团有限公司采用无反作用力臂扭矩拉伸同步紧固技术对大亚湾核电的主蒸汽阀门和调速阀门的紧固进行了改造，彻底地解决了这一“顽症”。

工况法兰相关数据如表1所示。

表1 法兰相关参数

安装采用的是4部AVANTI-20扭力拉伸机结合CLAMP拉伸螺母，利用HYTORC最新的Simultorc 和Streatch-to-Load技术。安装过程实际用于紧固的耗时约为一个小时，对比以前的方法耗时3天时间有大幅度缩短。客户最终验收时螺栓伸长量平均为0.5247mm，完全满足设计0.5±0.05mm拉伸量的要求，因此，对凯特克公司的安装质量非常满意。

自2009年起，凯特克公司已完成4台机组共16个阀门32个法兰的改造。

拉伸螺母效力大

发电厂汽轮机中分面螺栓的紧固长期以来一直采用预紧后加热螺栓转动螺母角度的方式来控制螺栓的伸长量。由于缸体螺栓规格较大，并且螺纹通常采用细牙距，为了防止螺栓紧固时产生螺纹咬牙，一直以来发电厂检修时采用的紧固工艺都是先对螺栓施加一个比较小的扭矩消除缸体闭合的间隙，然后对螺栓加热至一定的温度使其膨胀，再以控制螺母转动角度的方式旋紧螺母，用以控制螺栓的伸长量，即螺栓的预紧力。螺栓加热转动螺母以后，为了获得精确的伸长量，通常需要等螺栓冷却以后再测量其伸长量。

为了不影响螺栓金属材质的机械性能，冷却时只能采用空冷的方式，这样一般需要耗费12个小时以后等螺栓冷却至常温以后再测量其伸长量，如果伸长量不在允许的精度范围内，就需要第二次加热螺栓进行调整。这种预紧—加热—转动螺母—冷却—测量—再加热—调整—测量等循环的紧固方式造成缸体螺栓的紧固往往需要很长的时间，有时候需要3天以上，这样在整个大修中占用了相当多的时间，而大部分时间用在等待螺栓冷却上，螺栓伸长量的精度控制也只能在加热状态下预估冷却之后的伸长量，不能在紧固时直接控制最终的结果，往往造成紧固完成以后误差精度较大，使设备运行达不到最佳状态。

凯特克机械式拉伸螺母自身会形成一个独立的力循环系统，在全负载情况下拉伸螺母的内圈与原设备的螺栓杆间不会发生相对的转动，因此螺栓的螺牙表面不会产生任何擦伤。考虑到高压缸螺栓承受拉伸力较大，而且设备运行后温度也较高，所以机械式拉伸螺母内部转动套采用与原始的螺栓材质相近的材料制造，而外部转动则采用具有更加优良机械性能和力学性能相符合的材料制造。

汽轮机中分面高压缸中分面螺栓紧固

大亚湾核电一号机组汽轮机中分面共3个规格60颗螺栓，以前紧固采用传统的加热转角控制方式，完成整个缸体的紧固往往需要33小时以上，第一次热紧完成后检验螺栓伸长量，若不合格将再进入第二次，甚至第三次热紧过程，耗时很长。由于螺栓工作在高温状态，遇到螺栓咬牙或者其他特殊情况时，将花费更多的时间，甚至影响到整个大修工作进度。2015年采用凯特克公司独特的无反作用力臂扭矩拉伸紧固技术后，经过精确的计算和精心的施工，完全冷态下紧固螺栓至需要的伸长量要求精度范围内，中分面共60颗螺栓全部完成共耗时5小时，比原来传统的紧固方法在时间上节省超过24小时以上。由于此设备已经运行20年，过去的检修中均采用了加热的方式紧固和拆松，每条螺栓的情况各不相同，因此在紧固过程中对每一条螺栓均进行了伸长量检查，个别螺栓最后也采用了螺母转动角度控制的方法，最终获得精度范围内的螺栓伸长量。到目前为止，大亚湾核电已经完成2台机组的高压缸螺栓紧固改造，为大修节省了大量的时间，为企业创造了更多的发电价值。

凯特克预紧力控制技术的特点是：在紧固过程中不需要加热；不需要反作用力支点，不会产生偏载，螺栓不跟转，凯特克螺母与螺栓间没有相对转动，不会造成螺纹咬牙；同步紧固对缸体两边的螺栓同时进行紧固，保证缸体平行闭合，最终使每条螺栓获得要求精度范围内的精确、均匀的螺栓伸长量，即螺栓载荷。

到目前为止，凯特克这一无反作用力臂螺栓紧固技术已经在中国的石油、化工、钢铁、风电、火电、核电、水电、大型工程机械等行业得到广泛的应用，彻底消除了有关单位设备的法兰泄漏和螺栓松动事故，大大减少了宝贵资源的浪费和停工维修的时间。