AP1000汽輪機(jī)主汽閥拆裝過程中螺栓長度測量和閥蓋緊固問題及其解決方案

高光輝

（中電華元核電工程技術(shù)有限公司煙臺分公司，山東 煙臺 265100）

山東海陽核電1#、2#號機(jī)組隨著熱試的順利完成，下一步將進(jìn)入試運(yùn)行階段。試運(yùn)行前夕，分別進(jìn)行了一次機(jī)組的小修工作。在各自的小修中，進(jìn)行了主汽閥臨時濾網(wǎng)了拆除。文章介紹了臨時濾網(wǎng)拆除過程中遇到的閥蓋螺栓緊固及閥蓋螺栓長度測量問題及其解決方法。

1 AP1000汽輪機(jī)主汽閥介紹

某核電廠AP1000汽輪機(jī)主汽閥每臺機(jī)組為四臺，沿軸向臥式布置，通過螺栓支撐于其座架上。主汽閥由彈簧關(guān)閉、靠高壓油推動油動機(jī)活塞開啟。主汽閥是保護(hù)裝置的執(zhí)行元件，其脫扣關(guān)閉的時間＜200 ms。

兩個主汽閥和兩個主調(diào)閥的閥體由一個整體鑄件組成，形成一個閥組進(jìn)汽室。共有兩個閥組進(jìn)汽室，分別位于汽機(jī)平臺上高壓缸兩側(cè)，都錨定在汽機(jī)底座上。主汽閥的閥蓋用雙頭螺栓與其殼體連接，通過螺栓預(yù)應(yīng)力（擰緊）產(chǎn)生的力和墊片保證閥蓋和殼體端部結(jié)合面的密封。蒸汽流過MSV后進(jìn)入進(jìn)汽室，經(jīng)主調(diào)閥流到高壓缸的入口。

2 主汽閥拆裝過程及發(fā)現(xiàn)的問題

主 汽 閥 閥 蓋 螺 栓 材 質(zhì)：10305MDA，42CrMo，35CrMo。尺寸：2?*455 mm，單臺閥門螺栓數(shù)量30套，內(nèi)孔直徑：φ16*400 mm，回裝拉伸量要求在0.38～0.46 mm，螺栓張緊時內(nèi)部應(yīng)力值為310 N/mm2±10%。閥蓋與閥體的密封墊采用金屬石墨纏繞墊片。螺栓伸長量測量方法及專用工具安裝圖如圖1所示。

圖1 主汽閥閥蓋螺栓伸長量測量

2018年10月1日下午19點，該核電廠1#機(jī)組主汽閥解體檢修工作獲準(zhǔn)開工。按照計劃逐步將主汽閥解體，此項工作需要將主汽閥閥蓋螺栓通過拉伸機(jī)拉伸、卸下螺帽、拆下螺桿放置于檢修場地進(jìn)行清理。最終，于10月10日將檢修后的主氣閥回裝完成，歷時9 d。

2018年12月17日0：50分，該核電廠2#機(jī)組主汽閥解體檢修工作獲準(zhǔn)開工。與1#機(jī)組一樣的工序，但是在吸取上次的經(jīng)驗之后，最終于12月22日完成了該項工作，耗時5 d。事后通過查看每天的工作日志得出總結(jié)，2#機(jī)組之所以工作完成時間縮短，最主要是在閥蓋螺栓回裝階段節(jié)省了時間：1#號機(jī)閥蓋螺栓回裝用時46 h，在總結(jié)1#機(jī)組閥蓋螺栓回裝經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，2#機(jī)組閥蓋螺栓回裝僅耗時24 h。

在1#機(jī)組的工作中，閥蓋螺栓回裝階段緩慢的原因有以下兩點。

（1）閥蓋螺栓回裝至閥體，接下來需要用螺栓拉伸機(jī)進(jìn)行緊固操作，按照檢修文件的要求，分別按照30%標(biāo)準(zhǔn)力矩、70%標(biāo)準(zhǔn)力矩、100%標(biāo)準(zhǔn)力矩、100%標(biāo)準(zhǔn)力矩對稱緊固的方法進(jìn)行拉伸，共拉伸四輪將螺栓拉緊，每次一圈螺栓拉伸完畢后，進(jìn)行螺栓長度的測量，四輪拉伸完畢后，螺栓長度達(dá)到預(yù)定長度，使閥蓋與閥體之間的密封墊片達(dá)到預(yù)定緊力，從而達(dá)到密封的作用。一臺拉伸機(jī)同時驅(qū)動兩個拉伸器工作，兩個拉伸器放置與對稱位置。實際操作中，因密封墊片具有可壓縮性，故每次拉伸器達(dá)到該輪次力矩后，剛拉好的其他螺栓緊力被釋放，螺栓長度恢復(fù)至原來長度，如此，便使每個輪次后的螺栓長度測量變得沒有意義，但是30條螺栓測量下來耗費(fèi)了大量時間。

（2）1#機(jī)組主汽閥檢修時，螺栓長度測量方法如圖1所示，用隨著汽輪機(jī)機(jī)發(fā)貨的原裝設(shè)計專用工具進(jìn)行測量。實際使用過程中，有兩方面不便。

第一方面是測量桿為單獨裝置，放置于螺栓孔內(nèi)，測量百分表與測量桿頂端接觸。實際使用中，螺栓為橫向布置，被拉伸伸長后，測量桿在螺栓孔內(nèi)運(yùn)動情況不明，測量百分表不能準(zhǔn)確顯示螺栓的伸長情況。

第二方面是螺栓被拉伸后再放開，然后讀取測量百分表上的讀數(shù)，由于螺栓彈性及內(nèi)部應(yīng)力的微小差別，不能保證每次拉伸后螺栓伸長量是符合標(biāo)準(zhǔn)的，那么就要啟動螺栓拉伸機(jī)重新再拉一次，直至調(diào)整螺栓拉伸量在合格范圍內(nèi)，這往往耗費(fèi)3～4次的拉伸時間，所有螺栓耗費(fèi)的時間累加，造成大量時間浪費(fèi)。

3 解決辦法

3.1 改進(jìn)螺栓緊固方法

在2號機(jī)主汽閥解體檢修工作中，在主汽閥閥蓋螺栓緊固步驟，先選取對稱8對螺栓（16條），用最終拉伸力的30%進(jìn)行緊固，這個過程中不進(jìn)行螺栓長度的測量以及閥蓋間隙的測量，只在這16條螺栓緊固后測量一次閥蓋間隙，此舉是為了確認(rèn)將閥蓋均勻的壓緊石墨墊片。首批16條螺栓拉伸完成后，對剩余的14條螺栓用最終拉伸力的100%進(jìn)行對稱緊固，此時測量閥蓋間隙，間隙值已經(jīng)達(dá)到拆前的閥蓋間隙值，這個階段仍不需要測量螺栓的拉伸量。最后，按照100%的最終拉伸力，對稱的整圈螺栓全部再拉伸一遍，測量閥蓋間隙，與拆前一致，測量得螺栓拉伸量在要求范圍內(nèi)（0.38～0.46 mm），結(jié)束閥蓋螺栓的拉伸工作。機(jī)組啟動且運(yùn)行數(shù)月后，未出現(xiàn)漏氣情況，事實證明，閥蓋緊固情況非常好。

3.2 改進(jìn)螺栓長度測量專用工具

鑒于原螺栓長度測量工具測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、拆裝麻煩，在進(jìn)行2號機(jī)主汽閥臨時濾網(wǎng)拆除工作前，工作組研究改進(jìn)了螺栓長度測量專用工具。如圖2所示，根據(jù)螺栓孔的底部形狀和內(nèi)徑尺寸，機(jī)加工一個銅制圓頭、帶兩個螺栓孔的部件。使用時，將其牢固地固定于深度游標(biāo)卡尺端部，按照游標(biāo)卡尺的使用方法，直接抵在螺栓孔底部讀取數(shù)值。由于銅制部件外徑與螺栓孔內(nèi)徑相契合且有長度，所以測量工具在螺栓孔內(nèi)比較固定，不會隨意擺動，提高了測量的準(zhǔn)確性。實踐證明，使用心得螺栓長度測量工具測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、快速。

圖2 銅制圓頭部件及應(yīng)用

4 結(jié)語

在該電廠1號機(jī)的主氣閥臨時濾網(wǎng)拆除工作中，由于是第一次執(zhí)行AP1000汽輪機(jī)的該項工作，尚處于探索階段，雖然遇到了一些困難，走了一些彎路，但是在工作負(fù)責(zé)人的帶領(lǐng)下，工作經(jīng)驗豐富的工作組善于總結(jié)問題所在，積極探索解決辦法，制定了合理的螺栓緊固措施、改進(jìn)了螺栓伸長量測量工具。在該核電廠2號機(jī)同樣的工作中，提高了工作效率、保證了測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度、節(jié)省了工作人員相當(dāng)大的體力，為以后拆裝主汽閥螺栓、主調(diào)閥螺栓、高低壓缸螺栓總結(jié)了經(jīng)驗，提供了方法。