汽轮机超级螺栓的拆卸与维护

汽轮机超级螺栓的拆卸与维护

万海军,杨俊杰

机电仪运维中心机修三部

[摘要]  使用超级螺栓机械效益明显其准确的预紧力，螺栓特殊的结构设计具有应力释放功能、螺栓连接弹性好、节省紧固时间，但在机组拆卸过程中特别是汽轮机经常遇到超级螺栓，拆卸时超级螺栓的多个顶推螺栓用技术要求的力矩无法拧动、强拆会出现顶推螺栓断裂的现象如何解决价格昂贵的超级螺栓的完好拆卸、节省检修费用、节省检修工期、节省人力就显得非常重要。

关键词：超级螺栓 预紧力 紧固 拆卸  维护

一、前言

在石油炼化企业生产的过程中，很多大型机组多采用汽轮机作为原动机来带动机组运行。汽轮机的部件在高温高压处工作，其连接紧固采用了超级螺栓，如乙烯“三机”的裂解气压缩机汽轮机主汽阀进出口法兰连接螺栓，靖边渝能化工DMTO丙烯压缩机汽轮机大盖中分面连接螺栓，内缸紧固螺栓等，这些机组在运行一个周期后，需要解体大修时，以消除机组运行时出现的故障和隐患，保证下一个运行周期机组的安全、平稳、长周期、满负荷的运行，但在机组拆卸过程中特别是汽轮机经常遇到超级螺栓，拆卸时超级螺栓的多个顶推螺栓用技术要求的力矩无法拧动、强拆会出现顶推螺栓断裂的现象，只能采用气焊切割，使整套超级螺栓报废。因此，如何解决价格昂贵的超级螺栓的完好拆卸、节省检修费用、节省检修工期、节省人力就显得非常重要。

一、超级螺栓的结构及紧固原理

1.超级螺栓的结构：

超级螺栓的全称为多级顶推螺栓，超级螺栓（螺母）是由一个中心螺母及在中心螺母周围带有一圈同心多级顶推螺栓、超硬垫片及主螺栓组成。超级螺栓的实物及结构简图下图 ：

2.超级螺栓的紧固原理：

超级螺栓的紧固原理见左图。其紧固的步骤如下：①将全部的顶推螺栓安装在中心螺母上，通过多次拧紧顶推螺栓产生强大的顶推力（轴力），并且使这个顶推力直接作用在硬垫片上， ②将顶推螺栓的负载传递到已安装到主螺纹上的中心螺母主体上， ③全部的定推螺栓产生的顶推力传递给硬垫片，硬垫片均匀传递给法兰、同时也保护了法兰面， ④超级螺母和主螺栓共同在法兰上产生一个强大的夹紧力。⑤ 顶推螺栓的顶推力（轴向）在主螺栓上产生技术要求的预紧力。

3. 超级螺栓的特点：

如图 1 所示，传统的螺栓紧固时是将力集中在单个螺栓上，而超级螺栓将力分散在多个顶推螺栓上。顶推螺栓直径小，所需力矩就小，但数量多，集合起来产生强大推力作用在超硬垫片上，当所有小螺栓被逐个拧紧后，每个小螺栓产生的预紧力首先作用于高强垫片上，高强垫片的作用是传递预紧力和保护紧固件，并使螺母受张力离开螺栓表面，所有小螺栓的合力与主螺栓形成一对反力对紧固件产生巨大加紧力。由拧紧力矩公式: T = KFD( N． mm)式中: D － 螺栓工称直径，mm; F － 预紧力，N; K－ 预紧力矩系数。由此可知: 在预紧力 F 一定的条件下，拧紧力矩 T 与螺栓直径 D 成正比。设: 超级螺栓含小螺栓数目 n 个，小螺栓直径 d= D /x则每个小螺栓的预紧力大小为: F’= F /n则每 个 小 螺 栓 的 预 紧 力 矩 为: T’= KF’d =KFD /nx = T /nx

二 、拆卸方法的研究

超级螺栓在拆卸时，部分多级顶杆螺栓按规定的力矩拧不动，加大力矩强拧强拆多层顶杆螺栓出现断裂，致使  超级螺栓的拆卸无法完成，只能采用气焊切割，因超级螺栓价格昂贵、备件不足、损坏后采购周期长，气焊切割费时费力且影响主螺栓螺纹的质量，加大了检修难度、检修的工期，为了解决超级螺栓多级顶杆拆卸时断裂导致整套超级螺栓报废的问题，特提出汽轮机超级螺栓拆装工作法。

1、拆卸方法主要内容

为了完好高效的拆卸超级螺栓，在机组机检修过程中，通过多台次汽轮机超级螺栓的拆卸，对出现的问题、采取的办法反复摸索改进，总结提出了汽轮机超级螺栓拆装“342”工作法，通过此工作法的使用，一方面拆卸超级螺栓时可以最大限度的保证螺栓的完好，另一方面可以有效的控制工期及减轻劳动强度，可以节省因价格昂贵的超级螺栓损坏报废产生的费用，特别是一旦超级螺栓损坏，采购周期长，严重耽误机组检修进度，影响装置正常开车。

2、拆卸方法主要步骤

（一）．清理

在汽轮机罩衣拆卸后，立即用钢丝刷清理中心螺栓及顶杆螺栓的螺纹，清理顶头与硬垫片之间的污垢， 用压缩空气吹扫干净。

（二）．渗油

在清理干净、温度较高的超级螺栓上，分多次涂加经过配比的润滑油，利用热涨冷缩使润滑油渗进螺纹中，（100 ℃左右48#润滑油与煤油的比例为40 : 60 ，70℃左右48#润滑油与煤油的比例为30 : 70 ，40℃左右时采用螺栓松动剂）。

（三）．轻敲

为了使润滑油更好的渗进超级螺栓的螺纹内，特别是多级顶推螺杆的螺纹以及顶头与应垫片之间，需要用橡胶锤或木锤依次轻轻敲击顶推螺杆。

（四）．寻找

用技术规定的力矩依次试拆顶杆螺栓，如所有顶杆螺栓拆不动 时，需将拆卸力矩加大到规定力矩的110%∽130%，在依次试拆所有的顶杆螺栓，若还是难以拆卸，顶杆螺栓不动, 再使用制作的专用

顶杆螺栓拆卸扳手拆卸（扳手所承受的力矩为规定力矩的3∽4倍，应满足安全使用的要求），目的是寻找并尽力拆下其中一套预紧顶杆螺栓。

（五）、扳动

为了寻找并拆下一只顶杆螺栓还要保证顶杆螺栓不断裂损坏，使用专用扳手拆卸，由两人扳动，在施力过程中应缓慢均匀的不断加力。

（六）、敲击

在扳动拆卸时，当拆卸力加到一定时，顶杆螺栓不动，这时由一人用2.5磅的铁锤垂直敲击专用扳手（注意在两人扳动时敲击），通过敲击振动使顶杆螺栓松动，当听到‘咔哒’声时停止敲击，按正常方法拆卸顶杆螺栓。

（七）、回顶

通过寻找、扳动、敲击这三步骤，主要目的是在多级顶杆螺栓中寻找到一只相对容易、能完整拆卸下来的顶杆螺栓，拆卸的顶杆螺栓检查清理无损坏涂抹专用螺栓防咬剂后,  回装并用110%的规定力矩紧固, 增大此顶杆螺栓的顶升力，使其两边的顶杆顶升力降低，达到使两边螺栓松动的目的，拆卸松动螺栓清理检查涂抹防咬剂回装紧固，重复上述过程直至所以顶杆螺栓全部拆卸回装一遍，然后按超级螺栓的拆卸工步完成拆卸。

三、超级螺栓的维护

从中心螺母上拆下全部顶螺栓，清理检查螺纹、顶杆螺栓有无弯曲，如不符合技术要求修理或更换，顶杆螺栓的顶头研磨光滑，研磨修理硬垫片与顶头的接触面使其表面光滑平整，在平台上检查硬垫片的变形量，变形量不大于0.1mm 时可将其翻过来使用，变形严重更换新的垫片，检查主螺栓及中心螺栓应符合要求。

对符合要求的所有螺栓经清洗剂再次清洗后，在螺纹表面涂抹高温专用螺纹防咬剂，将全部的顶杆螺栓回装到中心螺母上用干净的白布包好，存放在专用的收纳盒内备用。

五、结束语

超级螺栓一套的价格在十几万到几十万，如拆卸方法不当或错误拆卸使超级螺栓的顶杆损坏断裂，导致整套螺栓因无法拆卸只能破坏拆除，超级螺栓的价格昂贵很多企业不储备或少量储备，检修时一旦螺栓损坏，采购周期较长会严重影响检修周期及装置复工，螺栓损坏在拆卸过程中会大大增加劳动强度及人力，采用此工作法可以最大限度的避免上述问题，使超级螺栓的拆卸变得容易，为企业可节约大量的检修费用、节约人力及劳动强度，更重的是可保证检修的工期使装置按时复工开车。

参考文献

１．戴放．超级螺栓及其特点

２．赵平．超级螺栓的结构分析