水壓試驗熱緊螺栓防咬合方法研究

潘澤宇， 曹世明， 駱占山， 張國斌

（哈爾濱汽輪機廠有限責任公司，哈爾濱150046）

1 引 言

300MW 以上汽輪機內缸泵水時，要求使用產品螺栓進行熱緊。但是根據近年來的實踐經驗，熱緊過程中經常會出現螺栓與汽缸咬合現象，導致螺栓報廢。由于每根產品螺栓成本在幾千元不等，因此造成的成本浪費是極大的，同時也影響產品的質量和生產進度。

本文介紹解決使用產品螺栓做水壓試驗時熱緊后咬合問題的方法。主要從降低螺紋下表面粗糙度、采用能夠打磨螺紋毛刺的工具、增大螺紋與未攻絲部分的間隙等方面解決螺紋咬合問題。

2 改進措施

2.1 引進新型打磨工具——旋風砂碟

在高壓內缸水壓試驗過程中，產品螺栓與螺孔多發生咬合現象，但工藝螺栓卻很少出現此現象。小組成員針對此情況分析后得出結論：產品螺栓及攻絲后的螺孔均存在不同程度的毛刺，而在擰緊過程中毛刺可能擠在兩接配螺紋間，導致螺紋咬合；同時，用反光鏡觀察螺孔螺紋下表面，發現其粗糙度較高，存在一定的鱗刺現象。而熱緊后的承力面恰是螺孔螺紋的下表面，此面的粗糙度決定了兩螺紋間的摩擦力。經詢問，廠內尚沒有能夠打磨螺紋的工具。經與相關刀具廠商聯系溝通，引進了新型螺紋打磨工具——旋風砂碟。

通過對打磨前后的螺紋進行對比驗證，發現毛刺已基本去除，手觸非常光滑，且試驗前后塞規檢驗均合格，保證了螺紋的原有精度。隨后，用反光鏡進行觀察，發現螺紋下表面粗糙度也有了較大的改善。

為方便對產品螺栓螺紋的打磨，還設計制作了可伸縮旋轉工裝，根據螺栓的實際長度，可調節轉輪間距（伸縮范圍在245～355mm 之間），以便鉗工打磨各種長度螺栓的螺紋。

圖1

2.2 在螺孔底部增加工藝墊片

經計算，螺栓栽入端120°斜面與螺孔底部120°斜面接觸定位后，螺栓螺紋與底孔未攻絲部分間隙僅有1.8mm。而鉆床在加工底孔時，不可避免地使定位斜面出現臺階，從而加深了底孔，極大增加了螺栓螺紋咬入螺孔未攻絲部分的可能。

技術人員制作工藝墊片放于螺孔底部，不但增加了螺栓螺紋與底孔的相對位置間隙，還能夠滿足定位斜面的接觸要求。

2.3 將工藝用平墊圈更改為球面墊圈

鑒于螺栓對下半螺孔與中分面垂直度、上半刮面與中分面平行度要求較高，而工藝用平墊圈無法自動調位，若位置度偏差較大，則會出現熱緊后螺紋一側受力大于另一側或螺栓強制彎曲的現象。針對此問題，科研人員決定改進工裝，用球面墊圈代替平墊圈。由于球面墊圈具有自動調位的作用，能夠保證螺母端面與螺桿垂直，從而達到把緊力均勻、螺紋受力均勻的目的。

2.4 螺紋加工的改進

技術人員對加工過程中可能產生鱗刺現象的幾點要因進行跟蹤調查，逐項分析、排除、解決，試圖從改進攻絲參數、絲錐規格等方面進行突破，以達到減少鱗刺現象的目的，如表1 所示。

表1 影響螺紋粗糙度的因素分析

2.5 設計改進建議

如前所述，螺栓栽入螺孔定位后，螺栓螺紋與螺孔底孔的理論間隙僅有1.8mm。鑒于間隙過小會增大螺栓咬入螺孔未攻絲部分的可能，經與設計人員進行溝通，對螺栓圖紙進行了更改，將栽入端光軸長度增大了25mm，從而能消除實際中產生偏差帶來的影響，實現了設計優化。

3 結 語

此次科研從6 個方面進行攻關，分別對增加工藝墊片、引進螺紋打磨工具、更改工藝墊圈共3 項進行了革新；為設計部門提出了1 條合理化建議。鑒于螺紋加工方法已足夠成熟，此次試驗僅對切削速度、絲錐類型選用及產前提示方面進行細微改動，排除了嘗試使用新型高溫防咬合劑的1 項方案。通過小組成員的緊密協作及各部門的大力配合，取得了顯著的成效，如表2 所示。

罩螺母試驗前試驗后圖示螺栓（螺母）個數26 26報廢數量螺栓13 3 50報廢率螺栓50%11.5%罩螺母19%0%

由表2 可知，實現了預期目標，不但降低了成本，而且避免了在鏜削螺栓時破壞螺孔的情況，為后續機組使用產品螺栓進行水壓試驗奠定了基礎。

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