一种优化汽轮机主汽阀螺栓拉伸工艺的方法

三门核电有限公司维修处 浙江 三门 317112

1 引言

2018年9月三门核电1#机组汽轮发电机组在正式商运前进行了小修,小修工期紧张,由于每台主汽阀内部安装了一个临时滤网。该临时滤网较薄,设计方明确表示该滤网适用于调试阶段,正式商运前需要取出,因此同时解体4台主汽阀拆除临时滤网成了成为了小修的主线任务。如何控制拉伸器油压大小和控制拉伸过程的时间是使维修人员必须深思的问题,为了更加安全高效的进行现场工作,并节省维修周期提高电站的效益,笔者就此展开讨论,具体报道如下。

2 计算螺栓拉伸机油压

厂家并没有给出将主汽阀螺栓拉至要求长度时的拉伸器油压,因此解体工作前需要计算出该油压值的大小,这样方便工作组可以提前可以对工具的可用性、现场执行方案提前进行相关准备工作。螺栓拉伸机在实际使用时,螺栓预加载荷从拉伸机上的反作用螺母传递到盖板螺母时会有一个载荷传递损失系数。载荷损失的原因是有以下几个原因:(1)螺栓伸长量的减少导致残留在螺栓内部载荷的减少,这部分损失为直接损失;(2)当载荷从拉伸设备上转移至螺栓螺母上时,其他因素可能导致载荷的损失,比如螺纹偏差,螺母嵌入,连接件的压缩等等。

通过厂家给出该载荷损失系数,可以计算出螺栓拉伸器相关参数,通过计算发现在油压为88Mpa时,在螺母拧紧后卸掉油压时,理论上主汽阀螺栓将被拉长了0.42mm,在实际拉伸过程中也验证了方法的正确性,主汽阀螺栓在拉伸器油压值为88Mpa时,螺栓拉伸量总在0.42mm左右。在实际工作中,我们精确控制油压值为88Mpa,但实际螺栓拉伸量在0.39～0.44mm之间,并不是一个固定值,笔者认为有以下几个原因:(1)测量误差:由于使用深度千分尺测量,且工作人员在旋紧深度千分尺时可能力度不同,造成测量结果不同;(2)异物:本人在实际测量过程中发现个别螺栓内部很脏,存在铁锈,铁锈的存在会严重影响到测量结果,所以在安装螺栓前一定要清洗,吹扫测量孔;(3)螺栓本身性能:本人认为螺栓包括螺纹加工精度、螺纹长度,螺杆本身可能存在不一样导致拉伸存在误差;(4)螺栓栽入深度:螺栓栽入的深度会影响螺栓的有效长度,我们一般在螺栓载到底部时会回旋半圈至一圈,不同工作人员不一样,在相同拉力情况下,螺栓栽入的有效长度不一样会影响到有效拉伸长度。

另外需要知道螺栓最大能承受多大的油压值才能满足在弹性变形之内,此时油压最大为多少,这样我们在实际拉伸的时候刚开始就可以适当提高油压,减少螺栓拉伸的次数,经过计算发现,因为拉伸器最大油压不得超过150 Mpa,所以只要油压控制在150Mpa之内,理论上螺栓就不会被损坏掉,但是实际上会考虑安全系数,一般安全系数为不大于螺栓屈服应力的80%,也就是不得大于Pmax1=80%Pmax=144.8Mpa。

3 三门核电主汽阀螺栓拉伸工艺过程

主汽阀在修前阀盖间隙值为0.30。三门核电每台汽轮机主汽阀拥有30颗拉伸螺栓,螺栓拉伸机为1托2形式,每拉完一整圈共需要15次,之前提到将螺栓拉至额定伸长量拉伸器需要88Mpa,根据经验,如果总是按照这个压力为最大拉伸器油压拉,至少拉3整圈多,原因是因为刚开始已经拉伸合格的螺栓由于阀盖的移动拉伸量值变小而不合格,本人就是改变几组拉伸螺栓油压大小的前提下进而优化整个拉伸过程,增大几组油压值可以使阀门阀盖迅速安装到位,当阀门安装到位后,再按照88Mpa进行拉伸。这种方式比如刚开始几组螺栓拉伸时适当增大油压至100Mpa,肯定阀盖安装到位要比按照最大88Mpa快得多,但是这个值并不是随意改变的,因为必须考虑:(1)螺栓最大能承受油压,根据前面所述三门核电主汽阀螺栓理论拉伸油压不得超过144.8Mpa。(2)为了保证阀盖安装到位后不能出现螺栓拉伸的值超过要求值0.42mm(0.38～0.46),如果超过此值,必须将阀门螺栓拆卸安装,这样可能造成该螺栓周围垫片由于反复压缩造成密封不严,时刻监视阀盖间隙并与修前0.3mm比较,以及选择选择适当的油压值大小,当阀盖间隙过小时,禁止使用过大油压值进行拉伸,应该使用额定油压88Mpa进行拉伸。(3)阀盖并不是安装越快越好,因为如果最初就使用最大油压进行拉伸,可能将会造成阀盖拉偏,垫片压缩不均匀,会导致在拉伸过程中阀盖与阀体上下左右间隙出现严重不等,由于阀盖存在止口与阀体存在配合关系,拉偏可能会损坏止口造成拉毛或者损坏现象。

基于以上考虑,笔者根据经验总结出一套拉伸方法,并总结出该拉伸过程有以下特点:

(1)首先1～4组螺栓使用70MPa的油压大小进行拉伸,使用该油压的大小是首先使该阀盖止口顺利的进入止口,并且阀盖不会产生偏斜,垫片初始也会均匀的适量压缩,现场实际过程中,前四组拉伸完成之后阀盖间隙还是比较大,这四组螺栓在阀盖完全进入后拉伸量基本为0,所以后面需要对这几组螺栓重新进行拉伸。

(2)当止口完全进入后,接下来5～8组螺栓分别使用120MPa、130MPa、110MPa、110MPa的油压进行压缩,这时候阀盖会迅速进入阀体,但是阀盖间隙并不会达到修前0.30的值,刚开始由于这四组螺栓属于过拉伸,在后续的拉伸过程中,随着阀盖的逐渐安装到位,这四组螺栓拉伸量有几个出现合格现象,比如第4颗、第19颗、第27颗、第2颗,其他螺栓拉伸量需要重新调整。接下来为了保证不出现螺栓过拉伸现象,不宜使用超过88Mpa的油压值进行拉伸,所以后面所有的按照88Mpa进行拉伸;

(3)9～25组螺栓使用88Mpa进行拉伸,这些螺栓包括没有进行拉伸的、以及前面1～4组所有螺栓、5～8组中的4颗螺栓。9～25组螺栓中所有的螺栓有25颗螺栓不需要再进行拉伸调整。为此进行所有的螺栓拉伸次数分析,分析得知有11颗螺栓进行了一次拉伸合格,有18颗螺栓2次拉伸合格,只有1颗螺栓进行了三次拉伸合格。

4 结论

按照上文所述的拉伸方法一共拉伸25组,如果完全按照不超过88Mpa值的大小进行拉伸,需要至少45组以上,我们按照这种方法拉伸每台阀门节省了4小时的螺栓拉伸时间。由于只有一套拉伸机,每台机组4台阀门可节省16小时的时间。