1 000MW機組汽輪機ALLOY783螺栓安裝工藝探討

黃群 張胤

上海上電漕涇發電有限公司

0 前言

上海上電漕涇發電有限公司2臺1 000MW機組分別于2010年1月與4月完成168小時滿負荷運行并投入生產。機組采用一次中間再熱。單軸、四缸四排汽、凝汽式汽輪機由上海汽輪機有限公司根據德國西門子技術制造，型號為：N1000-26．25/600/600。配套的再熱蒸汽主汽門和調門在制造廠完成裝配，然后使用ALLOY-783材質螺栓（圖1為螺栓安裝示意圖）在現場吊裝就位。2015年檢修過程中，2臺汽輪機再熱蒸汽調門螺栓均發現裂紋、斷裂等現象。經與制造廠分析，783材質螺栓失效與其安裝工藝不當關系密切。因此，在2016年等級檢修更換螺栓時，結合現場實際情況，對安裝工藝進行了改進。

圖1 螺栓安裝示意圖

1 螺栓拆除

1.1 拆除閥蓋緊固螺母

1）拆除螺母前做好標記。

2）用加熱棒加熱閥蓋螺栓，通常加熱5-10分鐘，螺母松動即可，旋下閥蓋緊固螺母。

3）將閥門緊固螺母平整擺放到指定地方。

1.2 吊出閥蓋

應平整水平吊出閥蓋。吊出閥蓋時應用水平尺測量，起吊時閥蓋應自由松動，不得碰撞螺栓等部件。

1.3 取出閥蓋螺栓

1）螺栓做好標記，與螺母標記應一致，并記錄安裝位置。

2）螺栓旋出后整齊放置，不得相互碰撞。

2 安裝前準備

2.1 清理、檢查

1）對螺栓進行宏觀檢查，螺紋逐一清理干凈并過扣，應無毛刺及爛牙現象。有毛刺應予修整，有爛牙應及時修理或更換。

2）清理螺栓加熱孔測量端面、孔壁及孔的底部，應無雜質及毛刺，以見金屬本色為好，同時將螺栓底部螺塞旋出，清理平面后立即恢復。

上汽廠對螺栓結構進行了改進，將螺栓加熱孔由盲孔改為通孔的型式，同時在底部增加了M33的螺塞。改進后，避免了螺栓加工過程中應力集中在加熱孔底部的情況，同時，螺塞的端面加工更便利，有利于提高加工精度，使螺栓伸長量的測量更精確。

3）用壓縮空氣吹凈螺栓螺紋及加熱孔內雜質，并用刀口布覆蓋保持整潔。

4）對螺母螺紋進行全面檢查，應無毛刺及爛牙現象。有毛刺應予修整，有爛牙應及時修理或更換。

5）螺母及閥蓋平面清理打磨至見金屬本色（為冷緊螺栓時冷緊值一致，不產生虛值）。

6）用壓縮空氣吹凈螺母上的雜質，并用刀口布覆蓋保持整潔。

7）對閥體螺孔進行清理并全面檢查，應無毛刺及爛牙現象。螺紋有毛刺應予修整，螺紋有爛牙應予以修理。

8）用壓縮空氣吹凈螺孔內雜質。

2.2 部件探傷檢查

1）螺栓硬度、超聲波檢驗：抽取部分螺栓進行金相檢查、蠕變測量（注：新螺栓在進行無損檢驗前，需先進行材質光譜分析）。

2）螺帽硬度檢驗（注：新螺帽在進行無損檢驗前，需先進行材質光譜分析）。

3）根據上海汽輪機廠提供的材質標準，對硬度超標的螺栓、螺母進行更換；對探傷檢測有問題的部件進行更換。

2.3 閥蓋螺栓長度測量

1）如圖1所示對閥蓋螺栓長度L進行測量并記錄。

2）與上次檢修測量值進行比較，差值如超過0．7%的，予以更換。

圖2 中壓調門閥蓋螺栓圖

3 安裝

3.1 安裝閥蓋螺栓

1）用壓縮空氣徹底吹掃閥座上螺孔，并逐一檢查，確保螺孔內部干凈無異物。

2）在每個螺栓的頂部螺紋均勻涂抹高溫防咬劑（不含S、Cl，使用溫度＞650℃），螺栓擰到底后應退回半圈。

3）安裝后逐一核對螺栓編號。

4）閥蓋吊入：安裝時應用水平尺測量水平，吊入時閥蓋應自由松動。如果中途有卡死現象應再吊起，查找原因后再吊入。

5）在每個螺栓的頂部螺紋均勻涂抹高溫防咬劑，旋上緊固螺母，并輕輕帶緊。

6）使用螺栓伸長量測量專用工具檢測測量與襯套規格，保證與所測量螺栓匹配。目測檢查、清潔測量工具，不得有氧化皮、鐵屑等雜物。

圖3 測量工具

7）用壓縮空氣徹底吹掃螺栓加熱孔，并逐一檢查，確保加熱孔內部干凈無異物。

8）如圖4所示，將測量桿插入螺栓測量孔中，襯套放入螺栓上部沉孔中，襯套下平面與螺栓沉孔端面貼合，用測量尺測量襯套上平面與測量桿上平面之間的距離Lm。

注1：測量需由有經驗的專人負責，以提高測量準確性。

注2：測量時要求兩個人分別測量并核對記錄，當每個螺栓測量值差值小于0．04mm時記錄兩者平均值；當偏差值大于0．04時，重復測量，防止有差錯。

注3：量具宜采用深度千分尺。深度游標卡尺精度為0．02mm，根據伸長量=熱緊后測量值-原始測量值，除去其他因素影響，理論上使用深度游標卡尺的誤差可達0．04mm，而標準允許偏差為0．05mm，因此深度游標卡尺不利于數據的準確記錄。深度千分尺精度高于游標卡尺，數據讀取時人為因素影響較小，可更好的保證數據準確性。

圖4 閥蓋螺栓伸長量測量示意圖

3.2 冷態緊固閥蓋螺母

1）按照圖5順序和制造廠提供的冷緊力矩要求用力矩扳手以交叉對稱方式擰緊閥蓋緊固螺母。

2）用塞尺檢查閥體與閥蓋法蘭面之間間隙，保證0．02mm塞尺不能插入。

3）如果0．02mm塞尺能夠插入，則松開所有螺栓并重新緊固，直到0．02mm塞尺不能插入為止。

圖5 螺栓擰緊順序圖

4）逐一檢查加熱孔內部，確保干凈無異物。

5）由原測量人員負責測量記錄，測量方式與原始值測量方式相同。

6）計算每個螺栓的冷緊伸長量。

3.3 熱態緊固閥蓋螺母

1）在螺母和閥蓋上分別劃出熱緊前的對應線。劃線的位置應注意，不要畫在看不見的死角里。

2）以上汽廠提供的旋轉角為依據，根據每個螺栓冷緊伸長量，計算螺栓的熱緊螺母轉角，并在閥座上予以標記。

（上汽廠提供的最新783螺栓安裝工藝要求中，再熱蒸汽主汽門伸長量及對應的熱緊旋轉角度為21°，伸長量為0．24+0．05mm；再熱蒸汽調門伸長量及對應的熱緊旋轉角度為17°，伸長量為0．20+0．05mm。）（見表1）

表1 螺栓安裝參數

3）選擇適當的螺栓加熱棒，并按要求組裝。

（注：廠里對電加熱棒進行了改進。新的電加熱棒兩端與螺栓內孔接觸的位置不發熱，只有中間位置發熱，有效避免了螺栓在加熱過程中與加熱棒接觸導致局部金屬超溫的情況。）

4）螺栓電加熱棒使用前應測量絕緣電阻，符合使用要求。

5）螺栓加熱安全注意事項：

a）對螺栓進行電加熱過程中，操作人員應佩戴隔熱手套，作好安全防護措施。

b）要絕對避免加熱棒碰到電線，防止人身觸電。

c）任何情況下，螺栓的加熱溫度不允許超過600℃。

d）為確保工作人員安全及延長加熱器使用壽命，應在加熱器插入螺栓孔后方可通電工作，抽出時必須切斷電源。

e）螺栓熱緊過程中，應用管子鉗輕松旋動螺母。不允許使用接長套管、敲擊扳手，不允許使用過大力矩旋轉。

6）接好螺栓加熱裝置電源，關好檢修電源柜柜門。

7）按照圖5順序，交叉對稱擰緊閥蓋緊固螺母。

8）每個螺栓加熱時間控制在10分鐘內。根據2016年5月檢修情況來看，加熱棒溫度得到有效的控制，加熱后溫度在300℃左右（現場點溫槍測量）。

9）每個螺栓加熱后及時用管子鉗將螺母旋轉到此前標定的位置。

10）螺栓自然冷卻至室溫后，仔細清理螺栓加熱孔及其端面。可用長的洋圓鋸一條槽，卷砂紙進行打磨，防止量棒進出時不會帶入雜質，影響測量。此外，孔內遺留的金屬異物必須用磁性棒反復吸取（金屬異物一般都有磁性），直到無雜質。用壓縮空氣徹底吹掃螺栓加熱孔，并逐一檢查確保加熱孔內部干凈無異物。

11）清潔、檢查螺栓伸長量測量專用工具。

12）由原測量人員負責測量和記錄，測量方式與原始值測量方式相同。

3.4 閥蓋螺栓伸長量不達標調整

1）計算出每個螺栓的伸長量ΔLm

2）根據整個閥門螺栓伸長量不達標的螺栓數量、分布情況，以及不達標值與標準伸長量的偏差程度，制定閥蓋螺栓伸長量不達標調整方案。

3）拉伸量的調整：當拉伸量不夠或過大時可再次加熱松緊螺母。發生中間螺栓緊力過大、左右螺栓緊力不到時，可以先松中間螺栓，冷卻后再測量，以防過緊螺栓對左右產生影響。。

4 結論

經改進的再熱蒸汽主汽門及調門螺栓工藝操作靈活、運行可靠。在保證安裝質量的同時，有效提高了783材質螺栓的使用性能。