汽轮机汽缸螺栓咬死现象

1、论文导读：黑化集团热电厂两台机组B6-35和CC12-35/10/5型汽轮机分别有南京汽轮机厂和上海汽轮机厂生产，为了合理的利用钢材，以及便于浇注、加工，汽缸分成高压、中压和低压三段，在垂直结合面处也是用螺栓紧固，在压力较高的垂直结合面的内圆处进行密封焊接，保证汽缸结合面的密封性。汽缸螺栓的咬死现象，不但造成了经济损失，而且给机组检修带来了很大的困难，因此，分析其原因，采取相应的措施，对缩短检修时间，节约检修费用，降低劳动强度是很有好处的。1）紧固件（螺栓和螺帽）拧紧后，在高位下长期工作，虽然总变形量不变，但由于部分弹性变形为塑性变形所代替，紧固件中的应力变逐渐下降，当残余应力低于设计要求的最

2、小密封力时密封性能就降低，产生松弛现象，松弛现象与初应力大小有关，初应力过大会加速材料的松弛，并不是把螺栓与螺帽拧得越紧越好，对初应力的大小要有所控制，对力矩作出规定。关键词：汽轮机，汽缸螺栓，初应力，拆装工艺0.概述黑化集团热电厂两台机组B6-35和CC12-35/10/5型汽轮机分别有南京汽轮机厂和上海汽轮机厂生产，为了合理的利用钢材，以及便于浇注、加工，汽缸分成高压、中压和低压三段，在垂直结合面处也是用螺栓紧固，在压力较高的垂直结合面的内圆处进行密封焊接，保证汽缸结合面的密封性。汽缸水平结合面的密封性是靠中分面螺栓的紧力来达到的，根据汽缸内蒸汽的压力、温度、汽缸的结构尺寸，确定了螺栓使用

3、的材料以及尺寸。其中高压缸共有螺栓28只，有M54螺栓20只，M72螺栓8只，螺栓杆材质均为35GrMoA，螺母材料为45#钢。在上几次检修中，两台机组都出现过高压缸螺栓咬死现象，有时2-3只，有时4-6只，螺栓一旦咬死，则无法拆除，只得用割把切开螺帽，再修复螺杆。汽缸螺栓的咬死现象，不但造成了经济损失，而且给机组检修带来了很大的困难，因此，分析其原因，采取相应的措施，对缩短检修时间，节约检修费用，降低劳动强度是很有好处的。1.汽缸螺栓咬死的原因 对于汽缸螺栓咬死的原因，经过实践分析，有以下几个原因： 1）紧固件（螺栓和螺帽）拧紧后，在高位下长期工作，虽然总变形量不变，但由于部分弹性变形为塑性

4、变形所代替，紧固件中的应力变逐渐下降，当残余应力低于设计要求的最小密封力时密封性能就降低，产生松弛现象，松弛现象与初应力大小有关，初应力过大会加速材料的松弛，并不是把螺栓与螺帽拧得越紧越好，对初应力的大小要有所控制，对力矩作出规定。 2）组装工艺不好，螺纹内有毛刺、伤痕、杂物；热紧时间过长，螺纹部分温度过高都能使螺栓胀死。 3）拆卸螺栓时的温度掌握 不好，在汽缸尚未冷透时就拆卸螺栓或者加热时间及 温度掌握不好，螺栓未能有效伸长。 4）螺栓长期在高温下工作，表面易产生高温氧化物，若润滑涂料性能不良，在挤压作用下使螺纹间的氧化物聚结一起形成坚硬的氧化膜，松卸螺帽时，氧化物一旦拉破，产生毛刺，导致螺

5、纹咬住。 50螺栓质量加工不良，螺纹光洁度差，配合间隙小，引起螺栓咬死。2.防止汽缸螺栓咬死的措施2.1确定适当的拧紧力矩既要保证汽轮机的汽缸法兰在整个工作期间的严密性，又不致因其应力过大而降低螺栓的使用寿命和造成螺纹咬扣，国内的汽轮机紧固件的设计寿命一般在20000小时，最小密封力在15kg/mm²,高压缸螺栓材质一般为35GrMoA，在400º时初应力σ为35kg/mm²，σ残余15kg/mm²，材料常温下的屈服强度σs应2σ70kg/mm²，即螺帽的拧紧力矩在70kg/mm²左右，

6、仅用冷紧的方法不易达到，因此对M54的螺帽拧紧工序是先冷紧再热紧，冷紧后加热螺栓使其伸长，再将螺帽旋转到预先给定的弧长K，对于M54的螺帽，弧长K约为5.5m。K=,式中：σ-螺栓的初紧力，L-螺帽自由端长度，cm(对于双头螺栓罩型螺帽应螺栓在法兰结合面以上的高度；对于六方螺帽为汽缸上法兰厚度加上螺帽的高度；对于穿透性螺栓应为上下法兰的厚度加上一侧螺帽的高度，D-螺帽外径 cm,S-螺纹的螺距cm,E-工作温度下材料的弹性模数 kgf/cm²,考虑到法兰受压收缩及法兰结合面内密封涂料减薄的系数，取。由上式可知，计算值的公式虽不复杂，但计算时有的数据要从有关手册中查找，使用

7、不方便，在演算过程中由于差错导致螺栓拧紧度不当的缺陷，为此，可利用公式作出简易数算图尺，详见参考：徐奇焕汽缸螺栓热紧弧长简易速算图尺。用两种方法求出值，其相对误差小于。发表论文。2.2改进拆装工艺2.2.1螺栓拆卸只有在调节级处汽缸壁温降到80º以下时，才允许松卸螺栓，因为在热状态下松螺帽，会因螺纹硬度降低而使螺纹咬扣。发表论文。在加热松卸螺帽时，控制好加热时间及温度，用大号烤把加热松螺帽时，其火焰长度应充满螺栓的加热孔，均匀加热，对M54加热时间约为1.5分钟，对M72螺栓加热时间约为2分钟，用手锤轻轻敲打螺帽而发出沉闷的嘶哑声音，说明螺纹间已出现间隙，再用3米左右的加力杆由2-3

8、人施力迅速松脱螺帽。使用电加热棒加热螺栓拆卸效果更好，只要能保证螺栓有效地加热伸长，就会使螺栓顺利取出。2.2.2螺栓热紧： 螺栓冷紧后再进行热紧，待螺杆受力伸长后，用加力杆将螺帽旋转到预先标定的弧长，如果加热时间及温度掌握不好，伸长量不够，使大力矩硬板或大锤敲打，这时螺帽就会在温度较高、螺纹硬度较低，以接触应力较大的状态下旋转，会使螺纹产生毛刺。从而在拆螺帽时出现咬扣现象。2.3选择良好的润滑涂料 以前我们采用二硫化钼粉作为螺栓涂料，在一定程度上可以减少螺纹间氧化物的聚结和减小摩擦系数，减轻螺纹咬扣，当在成分分析及使用效果发现：二硫化钼在399º左右分解，效果较差，后来改用片状石墨，石墨的高温性能良好，在400º以上作润滑剂是恰当的。在螺杆上涂抹涂料时，应均匀、适当，并用压缩空气吹去多余的粉末，以防止涂料堆积在螺纹内造成卡涩。发表论文。经过上述分析及措施