汽轮机螺栓损坏原因及对策

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2.2螺栓氧化
对轮螺栓的回装中分析认为,新螺栓与螺栓孔间隙控制在0.02mm以内,间隙很小,随着汽轮机运转一个周期,螺栓与螺栓孔的配合面氧化变形,出现咬死黏连现象,采用不当的拆卸方法将螺栓拆下,螺栓安装表面以及对轮内孔面出现划伤、点蚀、面蚀等问题,造成螺栓失效报废。
2.3螺栓开裂
螺栓开裂也是汽轮机检修过程中一种常见的损坏问题,原因多种,比如受原材料热处理影响造成螺栓内部晶粒度不达标。在螺栓安装加热过程中,没有结合螺栓自身特征确定加热区域,加热过程中存在着随意性现象,导致螺栓的受热不合理。汽轮机运行过程中,由于其高、低压缸体内、外张口变形等因素导致螺栓承受力不均或其承受力超过设计标准,也很容易出现Hale Waihona Puke Baidu栓开裂现象。
汽轮机螺栓损坏原因及对策
摘要:螺栓是汽轮机组中常用的紧固产品,其性能根据安装位置及使用环境的不同要求不同,但90%左右的螺栓必须满足耐高温、耐腐蚀等特殊工况性能。因此一旦汽轮机上安装的螺栓出现损坏,将直接影响到汽轮机组的安全运行。倘若在汽轮机组的检修过程中没有更换已损坏或损伤螺栓,不仅会对设备部件造成损坏,严重的还会导致汽轮机故障停机,造成电厂无法正常供电、供暖。进一步的显著增加汽轮机组的再次检修以及运营成本,据统计,以600MW汽轮机为例,每停机1h,损失收益约8-10万元,每天以24h计算,损失收益可达240万元。因此想要保证汽轮机组的正常运行,就必须在汽轮机检修时要准确、仔细的发现损坏的螺栓,分析原因并根据实际情况采取有效措施解决问题。鉴于此,本文就针对汽轮机检修中螺栓损坏原因进行深入分析,并提出有效对策以供参考,希望能为汽轮机检修提供有效参考依据。
3汽轮机螺栓损坏的具体对策
汽轮机螺栓损坏问题较多,因此有必要采取有针对性的解决对策。总结起来,具体对策如下:
3.1螺纹咬死问题的处理
想要有效解决和预防螺纹咬死问题,相关人员就必须要针对螺栓的实际情况进行深入调查和分析,准确了解螺纹咬死的发生程度和发生范围,并根据实际情况制定科学有效的检修策略,并做好螺栓的二次加工处理,从多方面确保螺栓的质量。安装时检测人员确定螺栓大径、中径尺寸,硬度、材质均符合设计要求,螺纹处以及螺栓与孔配合面涂抹石墨粉等防咬剂。拆卸时检修人员要严格按照螺栓的检修策略和检修程序对螺栓进行有序拆卸和检修,尤其要及时清理螺栓的表面毛刺,从而有效解决螺纹咬死问题[1]。此外,检修人员需要及时清理螺栓上的煤油,合理涂抹防滑剂,安装螺母防护,确保螺栓的完整性,为螺栓回装提供有利基础。若是螺栓的螺纹咬死情况较为严重,导致螺母难以拆卸,便需要聘请专业的技术人员进行拆卸。
普通法兰螺栓耦合螺栓
2汽轮机螺栓的损坏原因
上述分析中,对汽轮机中螺栓的基本检修程序有了一定的了解,值得注意的是,汽轮机运行一个周期后进行拆解大修会发现不同部位紧固处均有损坏的螺栓,造成螺栓损坏的原因较多,比如:螺纹咬死、螺栓氧化、螺栓开裂等,下面便从这三方面进行分析,具体内容如下:
2.1螺纹咬死
螺栓主要通过螺纹与螺母配合安装,通常情况下汽轮机安装螺栓设计的螺纹均为大间隙配合螺纹,大规格螺栓螺纹均设计为倒锥形形状以便拆卸。汽轮机运行一个周期后,螺纹咬死就是汽轮机检修过程中的常见问题,比如与螺母咬死、与气缸缸体咬死等状况,导致螺栓无法再正常使用。就目前来看原因有多种,比如安装螺栓时采用加热棒加热工艺缺乏合理性,螺栓大径、中径加工超差,安装螺栓时未清洁螺纹以及未在螺纹上涂抹抗咬合剂、防烧剂等。同时螺栓受高温高压影响,螺纹表面出现较厚的氧化膜,在进行螺栓的拆卸过程中就会在内外螺纹之间产生较大的摩擦力,使得螺栓表面出现了毛刺状况,最终造成螺纹咬死。
(2)螺栓的检查和维修。
螺栓检查前,检修人员要做好各项准备工作,对螺纹部分、对轮螺栓孔等进行逐一清理,在必要的时候要做好去除氧化皮工作,确保螺栓、螺母、对轮螺栓孔等相关件干净整洁。
准备工作结束后,检修人员就要开始进行螺栓检修,其中M32以上高温螺栓要逐根100%无损探伤,具体方法为荧光/磁粉探伤、超声波探伤,有缺陷的不得再次安装。所有拆卸的螺栓采用通止规、螺纹千分尺检测螺纹尺寸是否满足要求,尺寸超差的要及时进行维修。还要结合汽轮机运行周期、工况条件、螺栓材质等对高温高压螺栓、耦合螺栓等进行硬度和金相检测、蠕变长度的抽查。已损坏螺栓要100%解剖试验和失效分析,并扩大范围抽查其周围螺栓的组织性能。
(3)螺栓的回装。
检修人员要按照“先冷紧、后热紧”、“先初紧、后终紧”的总原则进行螺栓回装,回装前采用百分表检测法兰螺栓孔尺寸及公差是否满足要求,光洁度、同轴度是否满足回装要求。尤其是安装高、中、低对轮处螺栓前,必要情况下必须采用镗孔、研磨孔工艺对孔进行返修,确保对应螺栓孔与螺栓间隙控制在0.02mm,单边间隙0.01左右。特殊情况的比如耦合螺栓采用膨胀套涨紧的,螺栓孔及螺栓的间隙控制在0.06mm,单边间隙0.03左右,如图2所示。满足安装条件下按照对应编号根据法兰形状进行有序回装,不仅要保证螺栓的紧固性,也要根据螺栓规格提供对应力矩。
关键词:汽轮机;螺栓损坏;原因;对策
螺栓作为汽轮机组重要的组成部分,按其所在部件及表现功能主要分为高压螺栓、高温气缸螺栓、对轮耦合螺栓、平衡螺栓、定位螺栓等。如图1所示:
高压螺栓气缸螺栓耦合螺栓平衡螺栓定位螺栓
以上螺栓其主要功能表现为调节汽门流量,气缸密封,高中低压对轮连接,转子固定紧固等等。由于汽轮机在运行过程中承担着较大的压力,内部过热蒸汽温度一般在300-600°C范围之间。且螺栓也一直处于做功状态,导致螺栓承载的应力较大,很容易出现疲劳状况,继而造成设备损坏,影响到汽轮机的正常运行。因此,为确保汽轮机的运行质量,使汽轮机检修工作更具有针对性、合理性及科学性,有必要在汽轮机检修时,认真检验螺栓,查找损坏的原因并进行深入分析,将其作为重要依据制定可靠、有效的检修对策,进一步提高汽轮机的检修效果,使汽轮机的运行质量得到有效保障。
1汽轮机中螺栓的基本检修程序
汽轮机进行检修过程中,按照DL/T 438《火力发电厂金属技术监督规程》中14“紧固件的金属监督”相关规定进行检修作业,以便保证螺栓、螺母等紧固件完好,符合再次安装要求。就目前来看,汽轮机中螺栓的基本检修程序如下:
(1)螺栓的拆卸。
汽轮机中的各个螺栓之间都具有一定的关联性,应根据法兰面形状不同,选择合理的拆卸顺序,以防止法兰变形力集中到最后拆卸的一个螺栓位置。拆卸前对螺栓以及法兰螺栓孔进行配对、编号处理,避免拆卸混淆,安装混乱。根据螺栓规格种类选择对应拆卸工具,比如高压螺栓采用呆扳手或套筒扳手拆卸,气缸螺栓采用螺栓加热棒加热拆卸,耦合螺栓采用拉伸器、手动泵打压100MPa-130MPa拉伸拆卸。
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