馬 亮，曾德龍

(華電漯河發(fā)電有限公司，河南 漯河 462000)

0 引言

根據(jù)某發(fā)電集團(tuán)公司下發(fā)的《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)汽輪機(jī)汽水系統(tǒng)1Cr5Mo螺母隱患治理和風(fēng)險防范工作的通知》，某基層電廠結(jié)合實(shí)際情況制定了汽輪機(jī)高溫高壓緊固件隱患專項排查的工作方案，重點(diǎn)對主汽門、高調(diào)門、中主門、中調(diào)門、高導(dǎo)管等部位緊固件的材質(zhì)、尺寸、硬度及緊固件的金屬內(nèi)部情況進(jìn)行全面排查，對排查出的典型問題進(jìn)行分析，并提出了相關(guān)防范措施。

1 存在問題

某電廠1，2號機(jī)組均采用上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的C330-16.7/0.379/537/537型(155)汽輪機(jī)，每臺機(jī)組配備2臺高壓主汽門、6臺高壓調(diào)門、2臺高壓主汽門、2臺高壓調(diào)門和6根高壓導(dǎo)汽管。1, 2號機(jī)組分別于2009年和2010年投產(chǎn)發(fā)電，1號汽輪機(jī)經(jīng)歷了2次大修，2號汽輪機(jī)經(jīng)歷了2次大修和1次小修。

1.1 1號機(jī)組存在的問題

(1) 主汽門有4根螺栓斷裂，其中TV1主汽門2號和15號螺栓斷裂，TV2主汽門1號和5號螺栓斷裂。

(2) 高壓導(dǎo)汽管螺栓有8根松動，復(fù)檢發(fā)現(xiàn)高導(dǎo)管螺栓的硬度均為250～260 HB，全部低于其硬度標(biāo)準(zhǔn)277～331 HB。

(3) 高調(diào)門螺栓共計60根，其中斷裂4根，位于GV2，GV4和GV6高導(dǎo)管上，另外抽檢4條螺栓硬度均為230～240 HB，全部低于其硬度標(biāo)準(zhǔn)252～302 HB。

1.2 2號機(jī)組存在的問題

(1) TV1主汽門有2根螺栓斷裂。

(2) 對主汽門和高導(dǎo)管上拆下來的螺栓進(jìn)行超聲檢測，發(fā)現(xiàn)TV1主汽門有一根螺栓內(nèi)部斷裂。

(3) GV1，GV5和GV6高導(dǎo)管螺栓共有3根斷裂，其中GV1高導(dǎo)管2根螺栓斷裂，GV5高導(dǎo)管有1根螺栓斷裂，以及1根螺栓硬度超標(biāo)，超標(biāo)的螺栓硬度為253 HB，低于標(biāo)準(zhǔn)277～331 HB。

(4) 對高調(diào)門、中調(diào)門、中主門等部位的緊固件進(jìn)行松緊檢查，發(fā)現(xiàn)中調(diào)門存在1根螺栓斷裂。

2 原因分析

2.1 螺紋根部較高應(yīng)力導(dǎo)致螺栓疲勞斷裂

由某電科院對斷裂螺栓進(jìn)行了外觀、拉伸性能、布氏硬度、沖擊試驗、金相組織等檢測。根據(jù)電科院對斷裂螺栓的金屬檢測分析報告，主汽門螺栓和高導(dǎo)管螺栓斷裂原因是螺紋根部存在較高應(yīng)力集中現(xiàn)象，誘發(fā)疲勞裂紋萌生并在運(yùn)行過程中不斷擴(kuò)展，最終導(dǎo)致疲勞斷裂失效。

2.2 預(yù)緊力和循環(huán)拉伸負(fù)荷造成局部高應(yīng)力

螺栓根部產(chǎn)生較高應(yīng)力的原因是在運(yùn)行過程中長期受到預(yù)緊力和循環(huán)拉伸負(fù)荷的共同作用而產(chǎn)生。從投產(chǎn)至2021年，1號機(jī)組共啟停67次、2號機(jī)共啟停63次，汽輪機(jī)在每次啟?；蛘哓?fù)荷變化時都會對汽輪機(jī)的緊固件產(chǎn)生循環(huán)拉伸力。

2.3 螺栓緊固工藝不滿足要求

根據(jù)說明書要求，主汽門、高導(dǎo)管等部位螺栓安裝時，應(yīng)使用力矩扳手冷緊到位(主汽門螺栓力矩達(dá)到680 N·m，高導(dǎo)管螺栓力矩達(dá)到690 N·m)，再進(jìn)行熱緊(主汽門螺栓熱緊角度94.5°，高導(dǎo)管螺栓熱緊角度120°±10°)；高調(diào)門、中主門和中調(diào)門的螺栓只需冷緊即可。實(shí)際上，在每次檢修時，緊固螺栓均采用了大錘敲擊進(jìn)行冷緊，無法保證所有螺栓受力均勻，導(dǎo)致部分螺栓存在冷緊力過大的情況，加上機(jī)組打閘時對設(shè)備產(chǎn)生的沖擊力大，故容易加劇螺栓金屬疲勞失效情況。

3 防范與解決措施

3.1 加強(qiáng)技術(shù)監(jiān)督管理

應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行火力發(fā)電企業(yè)金屬技術(shù)監(jiān)督實(shí)施細(xì)則關(guān)于“對于大于或等于M32的高溫螺栓，每次A級檢修應(yīng)拆卸進(jìn)行100 %的超聲波探傷檢驗”的規(guī)定，加強(qiáng)技術(shù)監(jiān)督管理，做到應(yīng)檢必檢。

3.2 嚴(yán)格執(zhí)行檢修工藝流程

應(yīng)修訂汽輪機(jī)配汽機(jī)構(gòu)檢修文件包內(nèi)容，完善汽輪機(jī)緊固件的檢修工藝流程，在檢修過程中對主汽門、高導(dǎo)管等部位的螺栓進(jìn)行緊固時，嚴(yán)格按照要求使用力矩扳手冷緊到位，再采用加熱棒對螺栓進(jìn)行加熱，并在加熱過程隨時測量螺栓溫度以防超溫，直到能用手將螺母轉(zhuǎn)動至要求的角度。嚴(yán)禁采用大錘敲擊等方式進(jìn)行緊固。

3.3 制定后續(xù)整改排查計劃

因檢查汽輪機(jī)缸體上的緊固件需要等到第一級金屬溫度降至150 ℃以下才能拆除保溫檢查，所需檢修時間較長，小修期間無法滿足。計劃結(jié)合大修檢查1，2號機(jī)缸體緊固件，重點(diǎn)檢查緊固件的硬度、材質(zhì)及超聲金屬檢測。在大修前制定計劃，利用機(jī)組臨停分批次對配汽機(jī)構(gòu)螺栓緊固件開展硬度、材質(zhì)及超聲檢測，并對不合格的螺栓進(jìn)行更換。

4 結(jié)束語

汽輪機(jī)高溫高壓緊固件長期運(yùn)行后會逐漸老化，一旦出現(xiàn)螺栓斷裂、螺母滑脫等問題，造成蒸汽泄漏，會產(chǎn)生嚴(yán)重的安全隱患。因此，應(yīng)高度重視高溫高壓緊固件的管理與隱患排查，從螺母升級改造、定期檢驗、檢修維護(hù)、風(fēng)險隱患分級等方面加強(qiáng)管理，確保機(jī)組長周期安全穩(wěn)定運(yùn)行。