法蘭安裝新技術助力核電汽輪機缸體緊固改造

特約撰稿人：凱特克集團有限公司市場總監王劍波

·凱特克螺栓預緊力控制技術推廣·

法蘭安裝新技術助力核電汽輪機缸體緊固改造

特約撰稿人：凱特克集團有限公司市場總監王劍波

隨著現代工業的快速發展，法蘭在各類管道的連接中越來越廣泛。不僅石化企業普遍應用，而且電力等企業也司空見慣。緊固法蘭的技術也是“八仙過海”各顯其能。然而，經過各方試驗論證，最為著名的當屬凱特克無反作用力臂法蘭緊固安裝新技術。現以大亞灣核電主蒸汽法蘭及高壓缸法蘭螺栓緊固改造項目為例作一介紹。

主蒸汽調節閥門法蘭螺栓緊固

同步緊固技術化解頑癥

大亞灣核電汽輪機主蒸汽法蘭的螺栓緊固安裝，長期以來一直采用預緊后加熱螺栓轉動螺母角度的方式來控制螺栓的伸長量。由于每次緊固以后需要等螺栓冷卻至常溫再測量其伸長量，如果伸長量不在允許的精度范圍以內需要再加熱螺栓進行調整。采用這種緊固方式緊固達到預期的緊固效果需耗時3天左右的時間，并且螺栓伸長量的精度控制也只能在加熱狀態下預估冷卻之后的伸長量，不能在緊固時直接控制最終的結果，往往造成緊固完成以后的誤差精度超過允許范圍，從而需要反復調整，嚴重影響緊固工期。

有沒有更好的辦法來解決這一瑕疵呢？

自2009年起，凱特克集團有限公司采用無反作用力臂扭矩拉伸同步緊固技術對大亞灣核電的主蒸汽閥門和調速閥門的緊固進行了改造，徹底地解決了這一“頑癥”。

工況法蘭相關數據如表1所示。

表1 法蘭相關參數

安裝采用的是4部AVANTI-20扭力拉伸機結合CLAMP拉伸螺母，利用HYTORC最新的Simultorc 和Streatch-to-Load技術。安裝過程實際用于緊固的耗時約為一個小時，對比以前的方法耗時3天時間有大幅度縮短。客戶最終驗收時螺栓伸長量平均為0.5247mm，完全滿足設計0.5±0.05mm拉伸量的要求，因此，對凱特克公司的安裝質量非常滿意。

自2009年起，凱特克公司已完成4臺機組共16個閥門32個法蘭的改造。

拉伸螺母效力大

發電廠汽輪機中分面螺栓的緊固長期以來一直采用預緊后加熱螺栓轉動螺母角度的方式來控制螺栓的伸長量。由于缸體螺栓規格較大，并且螺紋通常采用細牙距，為了防止螺栓緊固時產生螺紋咬牙，一直以來發電廠檢修時采用的緊固工藝都是先對螺栓施加一個比較小的扭矩消除缸體閉合的間隙，然后對螺栓加熱至一定的溫度使其膨脹，再以控制螺母轉動角度的方式旋緊螺母，用以控制螺栓的伸長量，即螺栓的預緊力。螺栓加熱轉動螺母以后，為了獲得精確的伸長量，通常需要等螺栓冷卻以后再測量其伸長量。

為了不影響螺栓金屬材質的機械性能，冷卻時只能采用空冷的方式，這樣一般需要耗費12個小時以后等螺栓冷卻至常溫以后再測量其伸長量，如果伸長量不在允許的精度范圍內，就需要第二次加熱螺栓進行調整。這種預緊—加熱—轉動螺母—冷卻—測量—再加熱—調整—測量等循環的緊固方式造成缸體螺栓的緊固往往需要很長的時間，有時候需要3天以上，這樣在整個大修中占用了相當多的時間，而大部分時間用在等待螺栓冷卻上，螺栓伸長量的精度控制也只能在加熱狀態下預估冷卻之后的伸長量，不能在緊固時直接控制最終的結果，往往造成緊固完成以后誤差精度較大，使設備運行達不到最佳狀態。

凱特克機械式拉伸螺母自身會形成一個獨立的力循環系統，在全負載情況下拉伸螺母的內圈與原設備的螺栓桿間不會發生相對的轉動，因此螺栓的螺牙表面不會產生任何擦傷。考慮到高壓缸螺栓承受拉伸力較大，而且設備運行后溫度也較高，所以機械式拉伸螺母內部轉動套采用與原始的螺栓材質相近的材料制造，而外部轉動則采用具有更加優良機械性能和力學性能相符合的材料制造。

汽輪機中分面高壓缸中分面螺栓緊固

大亞灣核電一號機組汽輪機中分面共3個規格60顆螺栓，以前緊固采用傳統的加熱轉角控制方式，完成整個缸體的緊固往往需要33小時以上，第一次熱緊完成后檢驗螺栓伸長量，若不合格將再進入第二次，甚至第三次熱緊過程，耗時很長。由于螺栓工作在高溫狀態，遇到螺栓咬牙或者其他特殊情況時，將花費更多的時間，甚至影響到整個大修工作進度。2015年采用凱特克公司獨特的無反作用力臂扭矩拉伸緊固技術后，經過精確的計算和精心的施工，完全冷態下緊固螺栓至需要的伸長量要求精度范圍內，中分面共60顆螺栓全部完成共耗時5小時，比原來傳統的緊固方法在時間上節省超過24小時以上。由于此設備已經運行20年，過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，因此在緊固過程中對每一條螺栓均進行了伸長量檢查，個別螺栓最后也采用了螺母轉動角度控制的方法，最終獲得精度范圍內的螺栓伸長量。到目前為止，大亞灣核電已經完成2臺機組的高壓缸螺栓緊固改造，為大修節省了大量的時間，為企業創造了更多的發電價值。

凱特克預緊力控制技術的特點是：在緊固過程中不需要加熱；不需要反作用力支點，不會產生偏載，螺栓不跟轉，凱特克螺母與螺栓間沒有相對轉動，不會造成螺紋咬牙；同步緊固對缸體兩邊的螺栓同時進行緊固，保證缸體平行閉合，最終使每條螺栓獲得要求精度范圍內的精確、均勻的螺栓伸長量，即螺栓載荷。

到目前為止，凱特克這一無反作用力臂螺栓緊固技術已經在中國的石油、化工、鋼鐵、風電、火電、核電、水電、大型工程機械等行業得到廣泛的應用，徹底消除了有關單位設備的法蘭泄漏和螺栓松動事故，大大減少了寶貴資源的浪費和停工維修的時間。