关键词： 螺栓
汽轮机螺栓（精选四篇）
汽轮机螺栓 篇1
关键词：汽轮机螺栓,螺纹的不完整牙型,去除
0 引言
汽轮机螺栓主要指高温高压的汽缸螺栓, 汽缸螺栓将汽缸上下两半缸体连为一体, 并确保汽缸严密不漏, 这对于保证汽轮机组的安全起着至关重要的作用。汽缸螺栓在汽轮机组工作时承受着巨大的剪切应力和拉应力, 并且其工作环境温度很高, 对于大功率汽轮机机组, 高中压汽缸的汽缸螺栓工作温度一般都在500℃以上。为了保证汽轮机组的密闭性及设备安全, 需按期拆开汽缸水平结合面的螺栓进行检修, 而汽缸螺栓螺纹一旦发生咬死现象, 会给汽轮机的正常检修带来极大的麻烦, 有时甚至需采取破坏性的方式来拆除螺栓。大功率汽轮机组的螺栓不仅数量多, 且材料特殊, 价格昂贵, 而且局部尺寸还需要照配加工, 导致生产周期比较长。因此, 采取有效的措施避免螺栓螺纹咬死现象的发生, 显得尤为必要, 这样可提高汽轮机螺栓再次利用率, 提高汽轮机检修效率, 缩短检修时间。在一定程度上等于节约了成本, 提高了效率, 为企业增加了经济效益。
1 螺栓螺纹咬死原因分析
1) 咬死现象的产生。由于汽轮机螺栓是在高温、高应力、蒸汽高腐蚀的恶劣条件下工作, 因此汽轮机螺栓的材料要求比较高。目前, 国内广泛使用的汽轮机螺栓材料有合金钢、铁素体不锈钢、高温合金钢等。这几类金属合金本身具有防锈蚀的特性, 当金属表面受损伤时, 会在金属表面产生一层薄薄的氧化层 (以奥氏体不锈钢为例, 会产生氧化铬) 来防止进一步更深入的锈蚀。但这几种材料与碳钢材料对比, 其硬度较软, 且更具有延展性, 当这几种材料的螺纹被锁紧时, 牙纹间所产生的压力与热力会破坏并抹去其防锈保护层, 使得螺纹的牙纹发生阻塞并进一步产生剪切, 最后导致发生黏着。当黏着现象持续发生时 (通常不超过一圈完整牙径) , 在力的作用下会使螺纹的牙型变形, 使得螺栓与螺母完全锁死, 再也无法卸下或装上, 给装配和维修带来很大的麻烦, 而此现象往往最先发生在螺纹的不完整牙处。
2) 螺纹的不完整牙。螺纹起始处, 螺纹牙顶宽小于标准要求宽度的螺纹牙称为螺纹的不完整牙。不完整牙容易产生毛刺、翻边以及上述所说的变形, 给装配和检修带来不便。图1所示为汽轮机螺栓螺纹的不完整牙。
2 去除方法
2.1 数控车床上使用切槽刀去除法
1) 刀具:切槽刀 (刀具宽度应略大于螺纹的螺距) , 对刀时以左刀尖为对刀基准。
2) 原点:与加工螺纹时一致 (即端面的中心) 。
3) 程序指令:螺纹加工指令 (G32为螺纹切削指令, G92为螺纹切削单一循环, G76为螺纹切削复合循环) 。
4) 程序举例 (以FANUC系统G92螺纹切削单一循环为例) :
说明:起刀Z建议与螺纹车削加工时的起刀Z一致, 需注意指令中的Z值为负1.5倍的螺距;指令中的X数值可参考螺纹加工逐次减小, 逐次切削到螺纹小径;指令中的F即螺纹的螺距。加工示意如图2所示。
2.2 加工中心上使用立铣刀去除法
1) 刀具:立铣刀 (根据情况选择合适直径的刀具) 。
2) 装夹:若零件进行了二次装夹, 找正圆心后, 可目测螺纹起刀的点, 作为程序螺旋插补的起点;因螺栓较长, 超出立式加工中心Z向行程, 建议采用卧式加工中心。
3) 原点:螺栓端面中心。
4) 程序指令:螺旋插补指令 (G02/G03) 。
5) 程序举例 (以FANUC系统为例) :
说明:Xp、Yp坐标值为螺纹螺旋线上的点, 进给Fp值根据切削状况定, Zp值等于负1.5倍的螺距, Rp值为螺纹螺旋线半径。加工示意如图3所示。
2.3 加工验证
采用上述方法去除汽轮机螺栓螺纹的不完整牙, 比传统用手工去除不完整牙效率高、质量好, 去除后的螺栓如图4所示。
3 结语
通过以上方法去除汽轮机螺栓的不完整牙, 不但提高了去除的质量和效率, 简单方便, 而且对于螺母、环规、丝杠等其它需去除螺纹不完整牙的零件同样适用。
参考文献
[1]刘发, 纪繁祥, 彭建强.汽轮机用高温螺栓材料的发展动向[J].机械工程师, 2012 (7) :169-170.
[2]郭延秋.大型火电机组检修实用技术丛书:汽轮机分册[M].北京:中国电力出版社, 2003.
汽轮机螺栓 篇2
关键词：汽缸,高温螺栓,监督
一、基本情况
新疆拜城发电厂共有5台汽轮机组,5号、6号机组为原民主德国葛利资厂制造的K40/12/16型汽轮机,7号、8号机组为南京汽轮电机厂制造的N25-35-1型汽轮机,9号机组为武汉汽轮电机厂制造的N25-35-1型汽轮机。5台机组自投运以来担负调峰任务,利用率高。因此,对这种老旧小机组的高温高压螺栓监督检查和监测工作尤为重要。拜城发电厂高温高压螺栓材料,5号、6号机是35#钢,7号、8号、9号机是35CrMo。近几年,随着机组运行时间的增加和调峰,高温螺栓断裂时有发生。
二、高温高压螺栓监督存在的问题
(1)新螺栓入库前不检验,只是在检修更换螺栓时方进行检验,一旦螺栓合格率偏低且备品配件不够时就会影响机组检修工期或造成经济损失。
(2)新螺栓一次检验合格率偏低。有些螺栓生产厂家检验硬度时,采用洛氏硬度计检验,再将洛氏硬度转换成布氏硬度,而电厂使用布氏硬度计检验。由于检验方法不同,最终是制造厂家检验合格的螺栓在拜城发电厂检验不合格。
(3)高温螺栓制造厂对螺栓检验项目、检验比例不够。有的制造厂不检验螺栓金相,有的厂家对螺栓硬度不逐根检验,只对20Cr1Mo1VNbTiB钢螺栓检验,有的厂家不进行晶粒级别评定。
(4)高温螺栓制造厂与电厂对螺栓检验执行的标准不同,这是造成高温螺栓一次合格率偏低的根本原因。例如,对汽轮机所用的高温螺栓,电厂按DL/T 439-2006《火力发电厂高温紧固技术导则》对其进行逐根检验,而制造厂按《汽轮机主要零件理化检验》或厂标等标准进行检验。
(5)电厂不能严格执行DL/T 439-2006标准。电厂对高温螺栓应按DL/T 439-2006检验,但有些电厂不能严格执行。例如,DL/T 439-2006第4.1.2条要求“到货验收时,应根据GB/T90.1-2002和GB/T 90.2-2002的要求检查包装质量,根据产品标准的规定检查产品的标识、数量和产品质量检验单(包括化学成分、低倍和高倍组织、力学性能)。”有些螺栓制造厂无产品质量检验单或产品质量检验单不符合要求。而产品质量检验单一般由供应部门保管,电厂金属监督人员无法验收产品质量检验单是否合格。DL/T 439-2006第4.2.4条要求“积累运行时间达5万h,对M32及以上的高温螺栓,应根据螺栓的规格和材料,至少抽查1/10数量螺栓进行金相组织测试”。在实际工作中,电厂检验人员对螺栓金相抽查比例一般达不到上述要求。DL/T439-2006第4.2.7条要求“在任何情况下,断裂的螺栓都应进行解剖试验和失效分析”,实际工作中,由于电厂检验设备和人员素质限制,只能进行部分试验。
(6)对螺栓金相组织检验。DL/T 439-2006的可操作性不强对某些钢种,DL/T 439-2006未给出因金相组织而报废的标准。例如,对25Cr2Mo1V和25Cr2MoV钢螺栓,DL/T 439-2006第4.3.1条要求螺栓“金相组织有明显的黑色网状奥氏体晶界”应进行更换。对20CrlMolVNbTiB钢螺栓,DL/T 439-2006只对其晶粒进行了分级,并给出了合格级别,但对其组织变化到何种程度(例如,组织中析出的碳化物达到何种程度等)螺栓应该报废,未有明确规定。这样造成电厂检验人员对该种钢金相组织缺乏统一判别标准。
(7)受现场条件限制DL/T 439-2006无法全面执行DL/T439-2006第4.2.2条要求规定,“大修时,对大于M32的高温螺栓应进行100%无损探伤”,对于大多数高温螺栓可以按上述规定进行检验,但对高压下缸导汽管螺栓和高压下缸插管螺栓无法按该规定进行检验。这主要是在检修时,高压下缸一般不从基础上吊出,因而高压下缸导汽管螺栓和高压下缸插管螺栓不拆卸,故无法进行检验。
(8)冲击试样取样位置不同造成试验结果不一致由于螺栓材料淬透性的限制,螺栓横截面上的冲击韧性是随着半径R变化的。螺栓制造厂规定冲击试样从螺栓R/3处取样,但DL/T439-2006中没有规定取样部位,因此取样位置不同必将造成Ak值的差异,从而影响到整批螺栓的检验结果。
(9)电厂一般只对高温螺栓进行光谱分析。光谱分析最多只能对部分元素做到半定量,这就不能保证螺栓的化学成分符合要求。例如,某厂6号机大修中,在拆卸中压缸螺栓时,断裂一根规格为M76×4×370mm,材料为20CrlMolVNbTiB的螺栓。对其进行化学成分分析,结果表明螺栓的钒含量与铌含量均低于标准要求,硅含量高于标准要求。钒含量低于要求,弱化了钒对钢的强化作用;铌含量低于要求,有可能使钢的蠕变极限和持久强度达不到预期要求;硅含量过高,降低了钢的韧性和塑性。这也是这次螺栓断裂的原因之一。可见,对高温螺栓进行化学分析很有必要。
(10)台账管理较乱。高温螺栓金属监督涉及多个部门、多个专业,仅金属试验就涉及光谱、性能、金相、探伤等专业。尤其是高温螺栓台账,检验后的螺栓不能及时上台账。
三、加强高温螺栓监督工作的建议
(1)对高温螺栓实行定点采购。对供应电厂高温螺栓的生产厂家,金属监督人员应了解其生产过程和质量保证体系,并与其专业人员进行沟通,确保螺栓的生产和检验按DL/T 439-2006要求进行,从而提高新螺栓的入厂合格率。
(2)对拆装频繁的螺栓,应缩短检验周期。例如,对200MW机组再热热段堵板螺栓,由于每次二次汽打水压时都要拆装,当高温螺栓多次拆装紧固后势必造成缺口敏感性的增加,持久塑性下降,就会减少高温螺栓的使用寿命;建议机组运行(5～6)万h后,抽样进行螺栓性能试验,对螺栓的使用寿命进行结合评价。
(3)及时向上级反映监督中发现的重大问题。对DL/T 439-2006中表述不明确的内容和高温螺栓金属监督中发现的重大问题,要及时向上级监督部门反映。在高温螺栓金属监督中,对拿不准的问题,要从严掌握。例如,对冲击试样,应保证缺口位置在与螺母啮合的第一个螺纹牙底处,且从螺栓1/3半径处取样。对于前面二、(7)中提及的应检而无法检验的螺栓,要积极与设备单位协调,按时进行检验。对新螺栓,有条件的使用直读光谱仪进行检验或抽样进行化学分析。
(4)高温螺栓金属监督应设专人管理。一种高温螺栓的光谱、性能、金相、探伤等检验项目最好由一人负责检验。对检验过的高温螺栓要及时、准确登录台账。有条件的单位,可对高温螺栓进行微机管理。
(5)在汽轮机运行累计达5万h,对M32及以上的高温螺栓,应根据螺栓的规格和材料,至少抽查1/3数量的螺栓进行硬度检验,抽查1/10数量螺栓进行金相组织测试。
(6)在机组大修中,单凭硬度合格和超声波检验合格,并不说明该螺栓可以安全运行。应该把监测高温螺栓的永久变形也作为高温螺栓监督工作的一个重点。
(7)对于检验高温螺栓已发现裂纹的、螺栓的蠕变变形量达到1%、螺栓中心孔局部烧伤熔化以及外形严重损伤,不能修理复原的应及时给予报废处理。
(8)每次大修期间对螺栓进行超声波探伤和表面探伤,应特别注意与螺母或法兰螺孔相配的第一、第二道螺纹根部,如发现裂纹即予更换。检查螺栓表面有无蒸汽凝结污垢,防止应力腐蚀开裂。
汽轮机螺栓 篇3
火电厂中, 汽缸螺栓是汽轮机的重要部件之一。汽缸螺栓的断裂, 会直接导致汽轮机的停运, 严重时还会损伤汽缸法兰面的密封性能, 会对电厂安全运行和设备安全造成很大威胁, 因此为防止汽缸螺栓的失效, 《火力发电厂金属技术监督规程》中高温螺栓的技术监督规定了大于等于M32高温螺栓安装前和运行后必须100%进行硬度检验。而在实际工作过程中, 由于设备和现场工作条件以及人员等因素, 螺栓的硬度测试往往会产生较大的误差。如果根据误差较大的结果对汽缸螺栓进行合格或不合格作出判定, 很可能将合格的螺栓误判为不合格从而造成资源的浪费, 或是将不合格的螺栓误判为合格从而影响到机组的安全运行。因此对现场影响硬度测试工作的各种因素进行分析是很有必要的, 从而提高螺栓硬度测试的精度。
1 仪器因素
我厂在现场对螺栓硬度进行测试时, 考虑到便携性, 一般使用里氏硬度计。而里氏硬度计是以冲击体回跳速度与冲击速度之比来表示, 即:
HL=1 000*Vb/Va, 其中Vb为冲击体回跳速度, Va为冲击体冲击速度。
里氏硬度计仪器本身的因素也会对测试结果有很大的影响。
首先, 由于标准所用的硬度为布氏硬度。在确定螺栓硬度是否合格时, 必须将所测试的里氏硬度换算为布氏硬度。而里氏硬度和布氏硬度没有必然的联系, 纯粹是用经验公式和实验数据进行转化。所以, 当使用的仪器不同时, 转化结果也不一定相同。并且, 不同的硬度范围, 仪器换算的误差也不同。所以, 应当用和所测试螺栓硬度、材质相仿的布氏硬度标准试块来确定仪器的布氏硬度误差, 并根据误差大小对测试结果进行修正。另外, 在测试时仪器硬度制应当选用里氏, 根据测试所得的HLD平均值再换算为布氏硬度, 这样可以避免多次硬度换算带来的误差。
其次, 里氏硬度计的冲击装置经过一段时间使用后, 由于现场试验环境有时比较恶劣或试件表面灰尘和油污等因素, 冲击导管及冲击体会沾染较多灰尘。这就影响冲击体冲击速度Va及冲击体回跳速度Vb, 往往导致测量结果偏低且不稳定。所以, 对冲击装置要定期清理, 最好是在每次大修前就进行一次清理以减小测量误差。
2 检测部位的影响
在对螺栓进行硬度测试前, 首先必须选择合适的测试部位。这里, 合适是指适合进行硬度测试并且测试的位置可以比较准确反映螺栓随运行时间增长的硬度变化规律。显然, 在不破坏螺栓的条件下, 适合做硬度测试的部位有两处——螺栓的端部和螺栓的直杆处。
对于新螺栓, 由于各部位的硬度基本一致。所以, 硬度测试可在螺栓端部或螺栓直杆处进行。
而对于运行过的螺栓, 往往会存在不同部位的硬度不一致的情况。在实际工作中发现, 有时同一根螺栓不同部位的硬度值差值可达HB40以上。那么, 运行过的螺栓做硬度测试时应当选择什么部位更准确合理呢?我们应从以下几个方面进行考虑。
1) 为保证结合面的气密性要求, 螺栓在工作状态时有一定的紧力。高温螺栓在工作时所受拉应力应由图1近似表示, 可以看出, 可供硬度测试的螺栓端面所受拉应力为零, 而直杆处所受的拉应力为最大。其中, 在螺栓第一扣螺纹与直杆交界处还存在应力集中现象。另外, 绝大多数的高温螺栓工作温度是在螺栓材料热脆敏感温度范围内。所以, 在应力和温度的共同作用下, 经过运行, 螺栓的直杆处会发生缓慢的塑性变形, 也即蠕变。而蠕变的塑性变形会促进工作在热脆敏感温度范围内的螺栓热脆性的发展。从这点来说, 螺栓直杆处的热脆现象比端部明显。
2) 带中心孔螺栓在紧固螺栓时使用加热器加热螺栓的部位也是直杆处的中心孔内壁。当螺栓加热器加热螺栓工艺不当或出现故障时而影响到螺栓的强度时同时也很可能会影响到螺栓直杆处的硬度。
3) 螺栓两端由于保温等因素, 在机组启停或异常运行时温度变化往往非常复杂, 有的双头高温螺栓在不同大修周期中使用方向还会被颠倒, 这使得经过运行后高温螺栓两个端面的硬度变化非常复杂且很难有规律可循。并且螺栓两端在使用过程中所受应力极小, 失效的可能性几乎为零。
要检查运行后的螺栓硬度是否合格时, 测试的位置应当选在螺栓的直杆处, 而不应当选择在螺栓的两个端面。螺栓直杆处进行硬度测试需要打磨而会使打磨处有形状突变而产生应力集中。为了确保打磨部位不会因为应力集中而产生裂纹, 大修时应对部分螺栓直杆处硬度测试处进行着色抽查还是有必要的。
3 人员因素
每次大修时对螺栓硬度进行测试时, 由于螺栓数量较多, 而硬度测试操作起来比较简单和机械。实验人员比较容易犯一些低级错误。当所测试的螺栓为柔性螺栓时, 特别是长度与螺栓直径之比较大的螺栓, 很可能引起试件变形和失稳而使Vb减小。使测试所得的HL数值偏小。所以测试时, 应当在测试点的背部加固或支撑以减小误差。同时, 硬度测试时还必须保证被测试点表面平整光滑、并且不能有油污。由于螺栓直杆是圆柱体, 在测试时还应当注意保持硬度计冲击装置和所设置的冲击方向尽可能的保持一致。
总之, 现场对螺栓硬度测试时, 虽然操作简单, 但是工作人员测试时还是应该集中精神、注意细节, 严格按照规程操作, 尽可能的减小测量误差。
4 结语
汽轮机螺栓 篇4
某电厂3#燃气轮发电机组自2010年5月投入商运至2013年10月机组中修为止, 累计启动778次, 点火运行时间约13, 000h。在中修期间对该机组进行排气扩压器内筒前后法兰例行检查时, 发现后法兰固定螺栓在螺栓根部处全部断裂。
通过对排气扩压器结构及螺栓受力、疲劳强度以及螺栓材质、硬度等的分析, 给出了螺栓断裂原因和故障治理方案。
1 排气扩压器结构
排气扩压器内筒由前段、中段及后段组成。内筒中段前法兰与排气缸、后法兰与内筒后段通过连接螺栓连接。前段排气缸辐条和内筒后段三根中空管道将整个内筒前、中、后段三部分与排气框架连接成一个整体。内筒中段悬空布置, 靠前后法兰共96根沿圆周方向均匀布置的高强螺栓固定, 该螺栓材质为美标A453 (10Gr15Ni25Ti2Mo ALVB) , 可以在不高于648.8℃的环境下正常使用。2#轴承冷却风机 (88BN) 风管外壁进排气扩压器内筒后段开孔边缘处距风管外壁间距约30mm。
2 故障现象
2013年机组中修期间, 发现后法兰48根固定螺栓全部断裂。检查发现:
(1) 绝大部分螺栓断裂部位在螺栓根部, 如图1所示。各连接螺栓螺孔未见椭圆磨损, 后法兰结合面未见明显错口移位。
(2) 风机进排气扩压器内筒处风管与内筒有碰磨痕迹, 风管碰磨处有深约3mm磨痕, 如图2所示。
(3) 内筒开孔处整圈焊缝在碰磨处开裂, 风管外部固定支架焊缝完全拉裂脱开, 如图3所示。
3 故障原因分析
3.1 内筒受力
内筒前、后段通过排气缸辐条、管道等支撑并经中段前后法兰螺栓连接后与整个排气框架构成一体。机组启动和停机时整个内筒体与排气框架整体膨胀和收缩, 排气框架的膨胀死点将排气框架的膨胀限定在允许的范围内。
排气扩压器悬空布置的内筒中段由前后法兰96颗高强螺栓组连接。全部螺栓均配以自锁螺母防止松动, 螺杆与螺孔间留有一定间隙, 前后法兰螺栓连接后在法兰接合面间产生摩擦力来抵抗膨胀或收缩所产生的轴向载荷, 以及内筒悬空中段重量所产生的径向载荷, 并保持在安全有效状态。
3.2 螺栓抗拉强度
以现场安装的美标5/8″高强螺栓为例进行分析。它的重量为0.16kg, 最大拉力载荷是160k N。排气扩压段内筒前后法兰固定螺栓共96颗, 能紧固约1.6×106kg的部件。内筒中段实际重量为1369kg, 仅占最大承载能力的千分之一, 而设备中其它因素所产生的力不可能突破部件重量的千倍。因此, 螺栓的抗拉强度是足够的, 不可能因为螺栓强度不够而损坏。
3.3 螺栓疲劳强度
螺栓在横向振松实验中只需100次即可松动, 在疲劳强度实验中需反复振动106次。这意味着螺栓在使用其疲劳强度的万分之一时有可能松动, 实际只使用到它最大能力的万分之一, 所以螺栓断裂也不是因为疲劳强度所致。
3.4 材质分析
表1给出了光谱仪检测的断裂螺栓与新螺栓材质分析结果对比。从表中可以看出, 断裂螺栓的材质是合格的。
3.5 硬度测试
表2给出了断裂螺栓与新螺栓硬度测试结果。从表中可以看出, 虽然螺栓硬度符合ASTMA453/A453M Gr.660规范, 但已接近硬度上限值。
3.6 金相分析
图4给出了断裂螺栓牙峰金相。从图中可以看出, 牙峰有裂痕, 表面有氧化层与轻微晶粒间延晶破坏形态腐蚀, 说明高温环境对螺栓牙峰裂纹缺口的形成有一定影响。
3.7 断口形貌
图5给出了螺栓断裂部位和断口宏观形貌照片。从图中可以看出, 断口沿螺纹呈弧形弯曲, 且向内凹陷, 最后在断口存在少量类似纤维状的条纹区域, 表面有黑色氧化层, 纤维区宏观平面与应力轴向垂直, 具有圆环状花样特征, 形成一种环形剪切脊。在环形花样的中央或靠近中央处, 有一个或几个锥形坑, 象“火山口”那样, 它即为裂纹起处。对于带缺口的螺栓断口, 裂纹直接在缺口或缺口附近产生, 此时纤维区沿圆周分布, 裂纹将由表面向内部扩展。断口形貌看主要为应力断裂形式。
3.8 同型机组故障情况
某电厂1#~4#机组型号相同, 内筒组件安装均是由同一作业班组装配。故障发生后, 对1#、2#和4#机组相同部位进行了检查。
2#、4#机组无同类缺陷发生。1#机组故障现象与3#机组几乎一致, 同部位处46颗螺栓断裂, 风机进排气扩压器内筒处风管与内筒均有碰磨。
4 螺栓断裂原因分析
上述分析结果表明, 螺栓强度和材质是合格的。该型机组燃机排气温度为609℃, 满足螺栓温度使用要求。该机组螺栓断裂原因分析如下:
(1) 该机组每日频繁启停, 且长期在接近于螺栓使用上限值的高温环境下使用, 在螺栓表面产生氧化层与晶料间腐蚀进而在螺栓牙峰生成微小裂纹, 螺栓长时间使用后材质发生硬化, 硬度升高。
(2) 机组启动点火后, 燃机排气框架向锅炉侧膨胀并通过膨胀死点定位。正常情况下, 所有连接螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同, 螺栓组的对称中心与连接接合面的形心重合, 排气扩压段内筒中段受热后均匀膨胀, 只承受径向及轴向载荷, 受载后连接接合面仍保持为平面, 各螺栓受力为面接触受力, 径向及轴向载荷可以由中段前后法兰螺栓拧紧所产生的摩擦力克服。
从管道碰磨痕迹可以判定, 风机风管进排气扩压器内筒处轴向间距过小, 导致内筒膨胀后的受力状态发生变化。内筒后段风机风管进口开孔处膨胀至风管外壁时受限成为膨胀死点, 死点对侧部位则以该死点为圆心, 以内筒径向直径为半径继续膨胀, 从而在对侧后法兰连接螺栓处产生如图6所示的附加弯曲载荷。该附加弯曲载荷合力方向偏离连接接合面形心, 使后法兰螺栓从轴向及径向的面接触均匀受力改变为承受弯曲载荷下的螺栓点接触受力。
在长期交变弯曲载荷影响下, 膨胀受限导致点接触受力螺栓最先被拉断。1根螺栓拉断后, 该螺栓上、下位置处的螺栓逐根对称继续拉断。法兰螺栓拉断到一定数量后, 整个后法兰连接螺栓紧固产生的摩擦力不能承受内筒中段的径向和轴向载荷, 从而致余下的螺栓全部断裂。
(3) 2#、4#机风机风管进排气扩压器内筒处轴向间距比1#、3#机大, 检查发现管道没有碰磨痕迹, 螺栓也没有断裂现象。
5 故障处理方案
(1) 更换内筒中段后法兰全部紧固螺栓。
(2) 根据1#机和3#机经验, 增大88BN风机风管与内筒开孔处的间距, 从原30 mm调整为80 mm, 消除碰磨隐患。
(3) 解开88BN风机风管外部水平段 (与内筒后法兰同向) 连接法兰, 增装10 mm厚垫片并锁紧, 在风管固定支座脱焊处垫约40 mm垫板并固焊, 对风管磨损部位进行堆焊处理, 对内筒风管开孔处脱焊焊缝进行固焊。
(4) 临修以上级别检修时超声检测该部位螺栓, 若发现有小裂纹生成缺陷立即更换备品, 避免造成更大损失。
6 结语
88BN风机风管进排气扩压器内筒处轴向间距较小, 使得排气扩压器内筒后法兰88BN风机风管入口侧热膨胀受阻, 在螺栓处形成附加弯曲载荷, 导致单个螺栓在长期弯曲载荷作用下首先断裂。当内筒膨胀受限对侧螺栓拉断到一定数量时, 整个内筒后法兰连接螺栓径向和轴向载荷平衡被破坏, 造成余下螺栓全部断裂。
参考文献
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