德国高温高压密封技术---汽轮机汽缸中分面高温高压密封与修复

当前，我国工业事业的快速发展，高温高压设备和透平机的数量也在快速增长，出现缸体变形、泄露的问题逐年增大。发生渗漏的原因主要分为两种：
1.密封剂（脂）等综合性能不达标，导致设备在运行一段时间后，受温度等因素影响，造成密封剂密封失效。
2.第三方检修单位，扣缸工艺落后、缺乏螺栓热紧工艺科学依据、预紧力矩不合理，也是密封问题频发的重要原因。
针对此类问题，我公司从德国引进西门子指定使用的——博科思高温密封剂，对工业企业涉及的密封问题做专业性的解决方案，同时公司派遣数位技术工程师到西门子学习扣缸工艺技术，通过我公司掌握的西门子先进扣缸工艺、配合博科思高温密封剂，针对该缺陷进行根本原因分析,探讨处理措施,从外缸螺栓紧固、密封剂使用等方面研究缸体漏汽机理及预防手段,并对该型汽轮机缸体扣缸检修工艺进行优化分析,帮助诸多企业解决了长期困扰企业设备密封问题。
此扣缸工艺可广泛应用于汽轮机、压缩机、发生器、扩展器、泵、壳体、法兰接头等高端透平设备应用。
汽轮机作为电厂的核心设备、设备价值高，其运行质量的高低直接关系着电厂的安全连续生产水平。检修质量是影响企业产能等重大因素，专业的检修团队及先进及检修工艺技术可以极大程度提升设备的运行状况，保证企业的连续安全生产及产能利益。下文中就汽轮机的扣缸工艺、注意事项展开说明。

一、汽轮机扣缸工艺流程

1、汽缸泄漏点测量
机组停机后，在完全符合施工条件下，由经验丰富技术工程师，使用塞尺进行周密间隙测量，确定内外缸面间隙数据（内张口、外张口），并作详细的标记及间隙数据记录，确认间隙大小选择合适的型号的博科思高温密封剂，为机组内部设备检修完毕后，做扣缸密封施工方案。
扣缸环节至关重要，除了选择优质的密封材料，汽缸螺栓的的紧固顺修跟螺栓预紧力是关乎气缸密封效果的关键，博科思高温密封剂配合德国西门子扣缸工艺流程，我们保证机组设备的密封效果。

扣缸对气缸螺栓的紧固要求：
（1）必须保证汽缸在连续运行的周期内结合面的严密性。
（2）紧固顺序和紧固方法及紧固力矩应符合制造厂家技术文件规定。
汽缸水平剖面螺栓的松紧是以容易消除气缸剖分面间隙为原则，松螺栓时应以防止消除汽缸剖面间隙引起的变形力量集中到最后拆卸的的一个螺栓上为原则，以免将最后一个螺栓拉变形或拉断，汽缸螺栓的紧固应按照下图顺序进行紧固。
2、汽缸螺栓紧固顺序：

按汽缸螺母的紧固顺序进行对称、均匀紧固，消除汽缸变形和压紧气缸水平剖分面涂料（密封剂），在紧固螺栓时，应从汽缸中部最大垂弧处开始，即从中部开始，然后左右对称的分别向前端和后端紧固，将上下汽缸法兰间隙赶向汽缸的前后自由端。
汽缸螺栓回装时应对号入座，以防止螺纹咬合、卡涩和罩型螺母内孔顶部与螺栓端部相碰等事故。
3、紧固方法分为冷紧和热紧两个步骤：
先用冷紧方法紧固：
1.先将所有螺母用手旋至接触面。
2.再用液压扳手将所有螺母旋紧，使冷紧初紧力均匀。
3.汽缸螺栓冷紧顺序，如图1（a）所示，紧固汽缸螺栓时，应将中压段汽缸螺栓紧固，然后再紧固低压段气缸螺栓。
4.冷紧时，可采用扳手加套管的人工冷紧或采用机械冷紧/液压冷紧，不允许使用大锤敲击的方法撞击，冲击力大小难以掌控，使螺栓的冷紧值难以控制，而且螺纹承受很大的冲击载荷，容易发生裂纹，也会是螺纹至高温下产生塑性变形或拉出毛刺造成咬合和损伤。
气缸螺栓冷紧流程：
第1步：用10%的额定扭矩紧固螺栓， 根据施工规范按照对角线顺序原则进行螺栓预紧。
第2步：平面平行度检查。
第3步：用60%的额定扭矩紧固螺栓， 根据施工规范按照对角线顺序原则进行螺栓预紧。
第4步：用100%的额定扭矩紧固螺栓， 根据施工规范按照对角线顺序原则进行螺栓预紧。
第5步：根据前期测量标记的情况，对间隙较大部位的螺栓进行110%的额定力矩进行螺栓预紧。
第6步：对所有的螺栓进行复检，对常规间隙部位的螺栓进行100%的额定扭矩进行紧固检查，对间隙部位的螺栓进行110%的额定扭矩进行紧固检查。
高压缸螺栓紧固顺序如图（b）所示，扭矩参考上述紧固方法。
由于汽缸水平剖分面螺栓冷紧的初力钜在实际操作中难以控制，按制造厂家提供的热紧值进行热紧后，在汽轮机运行中会出现螺栓力矩过紧或过松现象。若力矩过松，汽轮机在运行一段时间后，汽缸水平剖面会产生漏气现象，若力矩过紧，将会使螺栓使用寿命降低，严重时还会造成螺栓断裂事故发生。为了控制好螺栓冷紧的初力钜，可采用测量螺栓伸长值的方法来进行检验，伸长值可用下式进行计算：

螺栓冷紧工序完毕后进行螺栓热紧工序：
使用螺栓加热器对螺栓进行加热，使螺栓受热膨胀后，再将螺母旋转一定角度（或弧长），气缸螺栓冷却后，汽缸水平剖面将承受额外的压紧力。
确定确定汽缸螺母回转弧长。
汽缸螺栓冷却后，根据制造厂家提供的气缸螺母旋转弧长K值。
按照螺母的紧固顺序进行热紧，将电阻丝加热器插入螺栓中心孔内进行加热，待螺栓受热伸长后，用力矩扳手将螺母旋转弧长K即可。
在进行气缸螺栓加热过程中，应控制加热温度，以不超过螺栓材料的回火温度为准。
热紧螺栓注意事项：
1.使用加热器时，为了防止加热器自身过热烧坏，只有将加热器插入螺栓孔内才能接通电源，当加热温度符合要求后，应先断开电源，再取出加热器。
2.热紧汽缸螺栓时，不能同时加热多个螺栓，否则被加热螺栓的冷紧力将会同时消失，使汽缸剖分面原有间隙重新出现，这样会使气缸剖分面大的部位那些螺栓所需要加热伸长量加大，加热时间延长，因此使汽缸剖分面和螺栓受力情况复杂，容易造成汽缸剖分面泄露。
3.螺栓热紧时，不允许使用氧乙炔喷嘴加热法，应使用螺栓加热器插入螺栓孔中加热，因为烤把火焰温度太高且集中，容易发生偏斜，使螺孔内孔壁局部过热，甚至达到局部融化状态，不仅使螺栓金属性能发生变化，而且会产生很大的热应力，从而产生裂纹甚至断裂，影响螺栓的寿命和安全运行。
4.一般情况下，加热棒通电后2-3分钟便发红，加热时间应控制在15—30分钟，如果加热半个小时还未松动应该停止加热，待螺栓冷却后更换更大功率加热棒，进行加热。
5.热紧汽缸螺栓时，不能用过大的力矩硬扳，更不能用敲击的办法将螺栓硬紧固到规定的弧长，否则因螺纹温度高时硬度降低而可能产生毛刺咬丝扣。