特約撰稿人：凱特克集團(tuán)有限公司市場(chǎng)總監(jiān)王劍波

·凱特克螺栓預(yù)緊力控制技術(shù)推廣·

法蘭安裝新技術(shù)助力核電汽輪機(jī)缸體緊固改造

特約撰稿人：凱特克集團(tuán)有限公司市場(chǎng)總監(jiān)王劍波

隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，法蘭在各類(lèi)管道的連接中越來(lái)越廣泛。不僅石化企業(yè)普遍應(yīng)用，而且電力等企業(yè)也司空見(jiàn)慣。緊固法蘭的技術(shù)也是“八仙過(guò)?！备黠@其能。然而，經(jīng)過(guò)各方試驗(yàn)論證，最為著名的當(dāng)屬凱特克無(wú)反作用力臂法蘭緊固安裝新技術(shù)?，F(xiàn)以大亞灣核電主蒸汽法蘭及高壓缸法蘭螺栓緊固改造項(xiàng)目為例作一介紹。

主蒸汽調(diào)節(jié)閥門(mén)法蘭螺栓緊固

同步緊固技術(shù)化解頑癥

大亞灣核電汽輪機(jī)主蒸汽法蘭的螺栓緊固安裝，長(zhǎng)期以來(lái)一直采用預(yù)緊后加熱螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)螺母角度的方式來(lái)控制螺栓的伸長(zhǎng)量。由于每次緊固以后需要等螺栓冷卻至常溫再測(cè)量其伸長(zhǎng)量，如果伸長(zhǎng)量不在允許的精度范圍以?xún)?nèi)需要再加熱螺栓進(jìn)行調(diào)整。采用這種緊固方式緊固達(dá)到預(yù)期的緊固效果需耗時(shí)3天左右的時(shí)間，并且螺栓伸長(zhǎng)量的精度控制也只能在加熱狀態(tài)下預(yù)估冷卻之后的伸長(zhǎng)量，不能在緊固時(shí)直接控制最終的結(jié)果，往往造成緊固完成以后的誤差精度超過(guò)允許范圍，從而需要反復(fù)調(diào)整，嚴(yán)重影響緊固工期。

有沒(méi)有更好的辦法來(lái)解決這一瑕疵呢？

自2009年起，凱特克集團(tuán)有限公司采用無(wú)反作用力臂扭矩拉伸同步緊固技術(shù)對(duì)大亞灣核電的主蒸汽閥門(mén)和調(diào)速閥門(mén)的緊固進(jìn)行了改造，徹底地解決了這一“頑癥”。

工況法蘭相關(guān)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 法蘭相關(guān)參數(shù)

安裝采用的是4部AVANTI-20扭力拉伸機(jī)結(jié)合CLAMP拉伸螺母，利用HYTORC最新的Simultorc 和Streatch-to-Load技術(shù)。安裝過(guò)程實(shí)際用于緊固的耗時(shí)約為一個(gè)小時(shí)，對(duì)比以前的方法耗時(shí)3天時(shí)間有大幅度縮短。客戶(hù)最終驗(yàn)收時(shí)螺栓伸長(zhǎng)量平均為0.5247mm，完全滿足設(shè)計(jì)0.5±0.05mm拉伸量的要求，因此，對(duì)凱特克公司的安裝質(zhì)量非常滿意。

自2009年起，凱特克公司已完成4臺(tái)機(jī)組共16個(gè)閥門(mén)32個(gè)法蘭的改造。

拉伸螺母效力大

發(fā)電廠汽輪機(jī)中分面螺栓的緊固長(zhǎng)期以來(lái)一直采用預(yù)緊后加熱螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)螺母角度的方式來(lái)控制螺栓的伸長(zhǎng)量。由于缸體螺栓規(guī)格較大，并且螺紋通常采用細(xì)牙距，為了防止螺栓緊固時(shí)產(chǎn)生螺紋咬牙，一直以來(lái)發(fā)電廠檢修時(shí)采用的緊固工藝都是先對(duì)螺栓施加一個(gè)比較小的扭矩消除缸體閉合的間隙，然后對(duì)螺栓加熱至一定的溫度使其膨脹，再以控制螺母轉(zhuǎn)動(dòng)角度的方式旋緊螺母，用以控制螺栓的伸長(zhǎng)量，即螺栓的預(yù)緊力。螺栓加熱轉(zhuǎn)動(dòng)螺母以后，為了獲得精確的伸長(zhǎng)量，通常需要等螺栓冷卻以后再測(cè)量其伸長(zhǎng)量。

為了不影響螺栓金屬材質(zhì)的機(jī)械性能，冷卻時(shí)只能采用空冷的方式，這樣一般需要耗費(fèi)12個(gè)小時(shí)以后等螺栓冷卻至常溫以后再測(cè)量其伸長(zhǎng)量，如果伸長(zhǎng)量不在允許的精度范圍內(nèi)，就需要第二次加熱螺栓進(jìn)行調(diào)整。這種預(yù)緊—加熱—轉(zhuǎn)動(dòng)螺母—冷卻—測(cè)量—再加熱—調(diào)整—測(cè)量等循環(huán)的緊固方式造成缸體螺栓的緊固往往需要很長(zhǎng)的時(shí)間，有時(shí)候需要3天以上，這樣在整個(gè)大修中占用了相當(dāng)多的時(shí)間，而大部分時(shí)間用在等待螺栓冷卻上，螺栓伸長(zhǎng)量的精度控制也只能在加熱狀態(tài)下預(yù)估冷卻之后的伸長(zhǎng)量，不能在緊固時(shí)直接控制最終的結(jié)果，往往造成緊固完成以后誤差精度較大，使設(shè)備運(yùn)行達(dá)不到最佳狀態(tài)。

凱特克機(jī)械式拉伸螺母自身會(huì)形成一個(gè)獨(dú)立的力循環(huán)系統(tǒng)，在全負(fù)載情況下拉伸螺母的內(nèi)圈與原設(shè)備的螺栓桿間不會(huì)發(fā)生相對(duì)的轉(zhuǎn)動(dòng)，因此螺栓的螺牙表面不會(huì)產(chǎn)生任何擦傷?？紤]到高壓缸螺栓承受拉伸力較大，而且設(shè)備運(yùn)行后溫度也較高，所以機(jī)械式拉伸螺母內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)套采用與原始的螺栓材質(zhì)相近的材料制造，而外部轉(zhuǎn)動(dòng)則采用具有更加優(yōu)良機(jī)械性能和力學(xué)性能相符合的材料制造。

汽輪機(jī)中分面高壓缸中分面螺栓緊固

大亞灣核電一號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)中分面共3個(gè)規(guī)格60顆螺栓，以前緊固采用傳統(tǒng)的加熱轉(zhuǎn)角控制方式，完成整個(gè)缸體的緊固往往需要33小時(shí)以上，第一次熱緊完成后檢驗(yàn)螺栓伸長(zhǎng)量，若不合格將再進(jìn)入第二次，甚至第三次熱緊過(guò)程，耗時(shí)很長(zhǎng)。由于螺栓工作在高溫狀態(tài)，遇到螺栓咬牙或者其他特殊情況時(shí)，將花費(fèi)更多的時(shí)間，甚至影響到整個(gè)大修工作進(jìn)度。2015年采用凱特克公司獨(dú)特的無(wú)反作用力臂扭矩拉伸緊固技術(shù)后，經(jīng)過(guò)精確的計(jì)算和精心的施工，完全冷態(tài)下緊固螺栓至需要的伸長(zhǎng)量要求精度范圍內(nèi)，中分面共60顆螺栓全部完成共耗時(shí)5小時(shí)，比原來(lái)傳統(tǒng)的緊固方法在時(shí)間上節(jié)省超過(guò)24小時(shí)以上。由于此設(shè)備已經(jīng)運(yùn)行20年，過(guò)去的檢修中均采用了加熱的方式緊固和拆松，每條螺栓的情況各不相同，因此在緊固過(guò)程中對(duì)每一條螺栓均進(jìn)行了伸長(zhǎng)量檢查，個(gè)別螺栓最后也采用了螺母轉(zhuǎn)動(dòng)角度控制的方法，最終獲得精度范圍內(nèi)的螺栓伸長(zhǎng)量。到目前為止，大亞灣核電已經(jīng)完成2臺(tái)機(jī)組的高壓缸螺栓緊固改造，為大修節(jié)省了大量的時(shí)間，為企業(yè)創(chuàng)造了更多的發(fā)電價(jià)值。

凱特克預(yù)緊力控制技術(shù)的特點(diǎn)是：在緊固過(guò)程中不需要加熱；不需要反作用力支點(diǎn)，不會(huì)產(chǎn)生偏載，螺栓不跟轉(zhuǎn)，凱特克螺母與螺栓間沒(méi)有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，不會(huì)造成螺紋咬牙；同步緊固對(duì)缸體兩邊的螺栓同時(shí)進(jìn)行緊固，保證缸體平行閉合，最終使每條螺栓獲得要求精度范圍內(nèi)的精確、均勻的螺栓伸長(zhǎng)量，即螺栓載荷。

到目前為止，凱特克這一無(wú)反作用力臂螺栓緊固技術(shù)已經(jīng)在中國(guó)的石油、化工、鋼鐵、風(fēng)電、火電、核電、水電、大型工程機(jī)械等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，徹底消除了有關(guān)單位設(shè)備的法蘭泄漏和螺栓松動(dòng)事故，大大減少了寶貴資源的浪費(fèi)和停工維修的時(shí)間。