汽輪機(jī)高中壓外缸水壓試驗(yàn)淺析

楊百勇

（哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱 150046）

汽輪機(jī)機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行過程中，其高中壓外缸始終處于高溫高壓的工作狀態(tài)，并且還需嚴(yán)格確保缸體在實(shí)際運(yùn)行過程中，不出現(xiàn)任何漏氣減壓現(xiàn)象。對高溫工作環(huán)境的承受能力，主要靠缸體材料的熱特性來保證，除了缸體設(shè)計(jì)方式和鑄件熱處理參數(shù)的選擇等特殊條件影響外，其承受高壓工作環(huán)境的密封能力，也主要靠缸體的鑄造品質(zhì)和各密封面的加工品質(zhì)來保證。缸體材料在選定后，其承受工作溫度的能力就基本確定了。因此在高中壓外缸的加工制造過程，除了要嚴(yán)格保證設(shè)計(jì)圖紙對密封面的加工要求外，還需對缸體進(jìn)行必要的試驗(yàn)，來檢測其承受壓力的能力，才能保證制造出來的高中壓外缸產(chǎn)品滿足使用要求。

目前，汽輪機(jī)行業(yè)內(nèi)高中壓外缸承壓試驗(yàn)，多以水為工作介質(zhì)，通過壓力泵給水加壓，模擬缸體在實(shí)際工作過程中的承壓環(huán)境，以檢驗(yàn)中分面、汽封端面等加工面的密封能力和鑄件缸體對壓力的承受能力，同時(shí)為了確保機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)工作壓力異常時(shí)，即在某一時(shí)段（或瞬間）超過額定工作壓力時(shí)，缸體仍能正常工作，高中壓外缸的水壓試驗(yàn)壓力通常為實(shí)際工作壓力的1.5 倍。作為高中壓外缸生產(chǎn)制造中的一個(gè)必要檢測環(huán)節(jié)，水壓試驗(yàn)對于產(chǎn)品的生產(chǎn)品質(zhì)和運(yùn)行能力，有著舉足輕重的作用，同時(shí)水壓試驗(yàn)進(jìn)行的順利與否，也直接影響到整個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。

本文著重對高中壓外缸的水壓試驗(yàn)，進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，對影響水壓試驗(yàn)正常進(jìn)行的原因進(jìn)行了分析，并結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)操作，對在水壓試驗(yàn)過程中可能出現(xiàn)的問題，提出了避免和解決的方法或建議。

1 水壓試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作

水壓試驗(yàn)做為一種檢測缸體承受壓力是否滿足設(shè)計(jì)要求的試驗(yàn)方法，需要進(jìn)行大量的前期準(zhǔn)備工作，準(zhǔn)備工作做得充分與否，將直接影響到水壓試驗(yàn)?zāi)芊耥樌M(jìn)行，尤其是一些需要較長周期才能準(zhǔn)備好的試驗(yàn)工裝工具等，如果出現(xiàn)遺漏或有不合適的現(xiàn)象，將嚴(yán)重影響整個(gè)試驗(yàn)進(jìn)度，進(jìn)而影響產(chǎn)品生產(chǎn)周期。

1.1 試驗(yàn)用技術(shù)文件的準(zhǔn)備

技術(shù)文件是水壓試驗(yàn)進(jìn)行的理論依據(jù)，也是水壓試驗(yàn)結(jié)果檢測的依據(jù)，直接用于高中壓外缸水壓試驗(yàn)的主要技術(shù)文件，是設(shè)計(jì)部門提供的高中壓外缸水壓試驗(yàn)圖和工藝部門提供的水壓試驗(yàn)工藝規(guī)程，以及相應(yīng)的水壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)文件等。

完整的水壓試驗(yàn)圖，包括待試驗(yàn)高中壓外缸的腔室劃分（含各腔室設(shè)計(jì)壓力）、中分面螺栓信息（含規(guī)格、數(shù)量和安裝位置等）、螺栓預(yù)緊（伸長量）；水壓試驗(yàn)工藝規(guī)程，是對設(shè)計(jì)部門要求的水壓試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)過程的文字?jǐn)⑹?，?yīng)對水壓試驗(yàn)所用各種各型工具量具及其使用方法、對試驗(yàn)各步驟的操作方法及注意事項(xiàng)、對試驗(yàn)結(jié)果的檢查及后續(xù)工作等內(nèi)容，做詳細(xì)的描述，是操作者執(zhí)行水壓試驗(yàn)操作過程的主要技術(shù)文件；水壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，是對汽輪機(jī)承壓件進(jìn)行水壓試驗(yàn)過程中一些通用要求的總結(jié)，在其他技術(shù)文件沒有做出具體要求的情況下，均應(yīng)以水壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容作為執(zhí)行依據(jù)。

1.2 工具工裝的準(zhǔn)備

以滿足水壓試驗(yàn)的各項(xiàng)內(nèi)容為目標(biāo)，需提前準(zhǔn)備相應(yīng)的工具工裝。

根據(jù)設(shè)計(jì)給出的腔室劃分原則，進(jìn)行水壓試驗(yàn)堵板的設(shè)計(jì)，除了需要將各腔室與相鄰腔室隔開外，每個(gè)試驗(yàn)用腔室，均需在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置進(jìn)入口和排氣孔，至少各一個(gè)。根據(jù)伸長量要求，提前準(zhǔn)備螺栓拉伸工具。

目前螺栓拉伸主要有兩種方式：第一種是傳統(tǒng)的加熱方式，需要準(zhǔn)備相應(yīng)的加熱管和測量裝置；第二種是冷拉方式，即使用專用的螺栓拉伸器，在常溫狀態(tài)下將中分面各螺栓拉伸至預(yù)緊力所需的長度。

1.3 其他準(zhǔn)備工作

為了確保水壓試驗(yàn)的順利進(jìn)行，對試驗(yàn)場地、加壓泵、注水裝置等器具、設(shè)施均需要進(jìn)行細(xì)致的準(zhǔn)備和檢查工作，水壓試驗(yàn)的系統(tǒng)性，決定了細(xì)節(jié)問題的疏忽可能導(dǎo)致整個(gè)試驗(yàn)過程的不順利，甚至是失敗。

2 水壓試驗(yàn)的操作

不同型號機(jī)組的高中壓外缸水壓試驗(yàn)操作過程大體相同，豐富的操作經(jīng)驗(yàn)在水壓試驗(yàn)中起到了關(guān)鍵的作用，同時(shí)水壓試驗(yàn)也是容易產(chǎn)生工件損傷和人員安全傷害的階段。

2.1 試驗(yàn)操作過程的經(jīng)驗(yàn)性

水壓試驗(yàn)是一項(xiàng)實(shí)際操作性很強(qiáng)的工作，在技術(shù)人員做好前期各項(xiàng)準(zhǔn)備工作的前提下，仍需要操作者根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況和以往的工作經(jīng)驗(yàn)，靈活處理水壓試驗(yàn)過程中出現(xiàn)的各種問題。如某型汽輪機(jī)首臺高中壓外缸在進(jìn)行水壓試驗(yàn)的過程中，按理論的中分面螺栓擰緊順序和要求進(jìn)行合缸、把緊、加壓時(shí)，卻無法達(dá)到中分面密封的要求，經(jīng)過幾次失敗后，操作者根據(jù)實(shí)際情況，對中分面螺栓的擰緊順序做了微調(diào)，使得水壓試驗(yàn)順利完成。

2.2 試驗(yàn)過程的安全性

作為高壓密封試驗(yàn)，高中壓外缸的水壓試驗(yàn)具有一定的危險(xiǎn)性，主要會對試驗(yàn)缸體和試驗(yàn)區(qū)域的人員造成不同程度的傷害。主要危害形式，有高壓水流噴射傷害、螺栓（多為小規(guī)格螺栓件）斷裂飛出傷害、水壓試驗(yàn)工具在升壓或降壓過程中串動，對缸體的損傷、中分面螺栓裝拆過程中的損壞等。

因此，在整個(gè)水壓試驗(yàn)過程中，試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)的任何人員的任何行為，均應(yīng)服從試驗(yàn)負(fù)責(zé)人的統(tǒng)一指揮，才能將各種可能產(chǎn)生的危害降至最低。

3 影響水壓試驗(yàn)的原因

影響水壓試驗(yàn)正常、順利進(jìn)行的原因很多，這些原因中有主觀因素造成的，也有客觀因素造成的，但無論原因如何，最后都會直接影響水壓試驗(yàn)的周期，甚至是產(chǎn)品的制造品質(zhì)?，F(xiàn)將曾經(jīng)出現(xiàn)過的原因，具體歸類如表1 所列。

表1 影響水壓試驗(yàn)正常進(jìn)行的原因表

對于比較成熟的產(chǎn)品來說，出現(xiàn)缸體材質(zhì)不合格的情況，尤其是在水壓試驗(yàn)階段就出現(xiàn)缸體因材質(zhì)不合格而發(fā)生缸體開裂的情況，十分少見，但缸體材質(zhì)合格與否，確實(shí)是水壓試驗(yàn)所檢驗(yàn)的重要目標(biāo)之一。

工具裝備準(zhǔn)備的合適與否，對水壓試驗(yàn)的影響是顯而易見的，準(zhǔn)備不好，會直接導(dǎo)致試驗(yàn)過程的停工，因此需要技術(shù)人員在水壓試驗(yàn)之前，便根據(jù)各種工具的制造（或采購）周期預(yù)先準(zhǔn)備齊備，對于需要長周期的制造（或采購）的，尤其需要考慮周全，以免產(chǎn)生不必要的遺漏或差錯(cuò)。

至于水壓試驗(yàn)的操作經(jīng)驗(yàn)，只能靠操作者在不斷的實(shí)踐過程中逐步地積累。這就要求水壓試驗(yàn)的操作者，不僅能按部就班地完成任務(wù)，還要求操作者要善于思考，尤其是在試驗(yàn)出現(xiàn)問題時(shí)，更要求操作者根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)做出原因判斷和找出彌補(bǔ)的辦法，這些對操作者的業(yè)務(wù)素質(zhì)和工作態(tài)度，都提出了更高層次的要求。因?yàn)楹髢烧叩脑?，造成水壓試?yàn)不順利的現(xiàn)象較多，只要相關(guān)的技術(shù)人員和操作人員能仔細(xì)工作，及時(shí)溝通，就可以大幅度提高水壓試驗(yàn)一次成功的概率。

4 結(jié)束語

水壓試驗(yàn)作為汽輪機(jī)主要承壓部件，是在制造過程中檢測承壓能力的重要手段，其結(jié)果將直接影響到試驗(yàn)部件能否正式裝機(jī)使用。因此對于承壓部件來說，應(yīng)該從鑄造、機(jī)械加工等各方面，注意避免可能造成其承壓能力的缺陷以及損傷等情況的發(fā)生，并做好水壓試驗(yàn)的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，確保水壓試驗(yàn)的順利進(jìn)行。