付玥， 張懷翼， 付國強(qiáng)

（哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司，哈爾濱 150046）

0 引言

確保汽輪機(jī)汽缸中分面法蘭螺栓的緊度是一項(xiàng)保證汽輪機(jī)正常運(yùn)行的主要任務(wù)之一。由于其機(jī)械載荷和熱載荷都相當(dāng)高，故在任何情況下都要保持高預(yù)載狀態(tài)，以保證中分面的緊度和汽缸的最大剛性。但是通過大量的實(shí)際應(yīng)用表明并不是所有這些螺栓連接都易于控制。通常接合面的螺栓連接失效，并不是因?yàn)槠涑叽绮缓线m，而是因?yàn)槲催_(dá)到或不能保持所要求的預(yù)載荷值。

1 對中分面螺栓緊固件的要求

中分面螺栓緊固件承受著高機(jī)械載荷和熱載荷，故在確定尺寸和選擇其材料時必須予以慎重考慮。

1.1 強(qiáng)度要求

汽輪機(jī)的運(yùn)行壓力和容量日益提高，導(dǎo)致汽缸的載荷增大。對中分面而言這種載荷必須由螺栓緊固件予以承擔(dān)，故要求采用大直徑螺栓緊固件。擰緊這種大直徑螺栓所需的力很大，并且隨著螺栓尺寸的增大而超比例地增大。因此，隨著技術(shù)的發(fā)展，需要創(chuàng)新的螺栓緊固件，既能輕易地、可靠地擰緊，又不受其尺寸的約束。

1.2 溫度的要求

為了改善汽輪機(jī)的效率和提高力矩輸出，其運(yùn)行溫度也在不斷提高。因此，對中分面螺栓緊固件的材料要求也隨之提高。在選擇材料時，其抗蠕變和抗松弛的能力特別重要，因?yàn)檫@反映了螺栓緊固件在長時間內(nèi)保持初始預(yù)載荷水平的能力。所有材料的抗松弛能力在300～700℃的范圍內(nèi)都會明顯下降。也就是說，在高溫下，初始預(yù)載荷已所剩無幾了。此時再增大預(yù)載荷已無濟(jì)于事，相反倒會導(dǎo)致預(yù)載荷喪失更快。所以，或者是加大緊固件的尺寸，當(dāng)然就會帶來上述問題，若改用耐熱性能更好的材料，成本就較高。但是，如前所述，即使采用了正確尺寸的螺柱，也無法保持所需的預(yù)載荷，因?yàn)轭^幾扣承載螺紋會發(fā)生下陷現(xiàn)象。最后，還需指出，材料的相對熱膨脹對預(yù)載荷來說是致命的因素。在高運(yùn)行溫度下，即使熱膨脹產(chǎn)生微小的部件尺寸差別，也會導(dǎo)致預(yù)載荷的巨大變化。如果汽缸的膨脹超過螺柱的膨脹，螺柱就會蠕變。反之，汽缸中分面就會張開，導(dǎo)致漏汽。所以，最好是選擇具有相同熱膨脹系數(shù)的緊固件材料。

2 多頂緊螺栓緊固件

理論上，機(jī)械式多頂緊螺栓緊固件能滿足中分面的連接要求。它們只需要較小的空間，就能夠輕易精確地擰緊，不僅材料得到最佳利用，而且松卸簡單。

2.1 結(jié)構(gòu)

多頂緊螺栓緊固件是一種理想的解決途徑。在結(jié)構(gòu)上，有一個螺母如同標(biāo)準(zhǔn)緊固個那樣套在螺柱上。在螺母主螺紋的周圍有若干個小頂緊螺栓穿過螺母本體。每個頂緊螺栓都產(chǎn)生一個小的壓緊力，累積起來就會形成巨大的預(yù)載荷。

2.2 實(shí)際應(yīng)用

通過幾個實(shí)例就可以顯示出多頂緊螺栓緊固件是如何來解決上述問題的。

2.3 尺寸的確定

多頂緊螺栓緊固件只需要較小的空間。因此，允許汽缸具有緊湊而剛性的結(jié)構(gòu)，致使中分面能保持最低程度的應(yīng)變。再同時測量螺柱的延伸率，據(jù)此就可以使預(yù)載荷達(dá)到所需的準(zhǔn)確度。

2.4 松卸

小螺栓要比大螺栓容易擰松?？墒?，要注意的一點(diǎn)，需將各個小螺栓逐個減少負(fù)荷。把小螺栓一個挨一個松卸，則剩余的頂緊螺栓就將承受全部負(fù)荷。這一點(diǎn)在實(shí)踐中往往易被疏忽。此外，還應(yīng)遵循專門的松卸程序，這樣即使在松卸處于超負(fù)荷狀態(tài)的多頂緊螺栓緊固件時，也不會導(dǎo)致其損傷。

2.5 緊度

多頂緊螺栓緊固件相對于標(biāo)準(zhǔn)螺栓緊固件的優(yōu)點(diǎn)，不僅體現(xiàn)在擰緊和松卸方面，而且還體現(xiàn)在運(yùn)行期間。在達(dá)到預(yù)載荷后，應(yīng)使其保持盡可能長的時間。所用材料在高溫下的偶發(fā)性載荷、螺紋下陷、熱膨脹不均和蠕變只能通過緊固件的高彈性予以控制。

3 結(jié)論

常規(guī)緊固件在運(yùn)行過程中往往會引起麻煩，所要求的高預(yù)載荷在高運(yùn)行溫度下無法達(dá)到或保持，結(jié)果使中分面張開，發(fā)生漏汽。多頂緊螺栓緊固件憑借著一系列優(yōu)點(diǎn)，可以用于所需機(jī)械、溫度和幾何條件的中分面連接。因?yàn)樗鼈兡苁蛊拙哂芯o湊和剛性的結(jié)構(gòu)，從而降低了緊固件的應(yīng)力。僅憑手持簡單的擰緊力矩扳手，就能精準(zhǔn)地調(diào)整預(yù)載荷，預(yù)緊工作就會變得輕松。因?yàn)槁菟◤椥缘奶岣?，故可補(bǔ)償螺紋下陷，減緩蠕變；預(yù)載荷和中分面的緊度可以保持較長時間；此外，多頂緊螺栓緊固件能迅速松卸，可節(jié)省時間和費(fèi)用。因此采用多頂緊螺栓緊固件是控制中分面連接的理想手段。