9FB燃机排气扩散段立面法兰螺栓断裂处理

张炎

摘要 本文主要介绍了高井热电厂9FB机组排气扩散段在检修过程中发现的立面法兰螺栓发生大面积断裂后的方案制定、材料选取、现场处理等一系列的解决方案，同时为GE公司投产的9FB机组提供了新的故障检查依据和处理方案，并将此机型的类似检查推广到全球范围内，为GE燃机提供了安全措施和保障。

关键词： 排气扩散段 螺栓断裂 现场处理

概述：高井热电厂使用的是美国通用电气公司（简称GE公司）生产的9371FB型燃气轮机，容量为3台350MW，分别为一台“二拖一机组”和一台“一拖一机组”，并于2014年6月和10月投产运行。自投产至2018年9月以来，燃机排气扩散段外部并没有进行检查，本次检修时，在GE公司提供的TIL2078、TIL2079文件中，要求对0706模块圆周方向立面加强筋和燃机二瓦轴承室外侧进行着色探伤，在探伤过程中发现排气扩散段立面法兰和二瓦轴承室内部立面法兰螺栓有断裂情况发生。随后进行了仔细的排查，排气扩散段法兰一周共49条螺栓共断裂17条，燃机二瓦轴承室内部立面法兰螺栓48条断裂34条。

1 螺栓断裂发生部位

本次的螺栓断裂问题发生在排气扩散段和二瓦轴承室内部，如图所示：

图一 排气扩散段立面法兰螺栓位置

图二 燃机二瓦轴承室内立面法兰连接螺栓位置

2 螺栓断裂的原因分析

由于发现排气扩散段立面法兰和燃机二瓦轴承室内立面法兰螺栓发生大面积断裂情况后，立即联系GE公司技术人员及我厂相关技术人员到现场进行勘察，并对相关数据进行复查后发现，排气烟道的排气侧较正常安装时有一定量的下沉，而螺栓断裂位置在烟气进气侧，则说明烟道整体发生了向烟气方向的倾斜，根据反向作用力，进气侧立面法兰承受上张口力，导致螺栓受到较强的剪切应力，致使螺栓发生断裂。

检查排气扩散段弹簧支撑与原始安装时的尺寸，发现左侧弹簧支腿较原始安装标准下降20mm，右侧弹簧支腿较原始安装标准下降10mm。底部滑销检查，滑销左侧紧贴排气扩散段下缸金属滑块无缝隙，右侧间隙较大，使用50μm塞尺仍无任何阻力。由此判断为排气扩散段不仅受到垂直方向的剪切应力，同时螺栓受到左右侧的倾斜扭曲应力。

二瓦轴承室外的排气扩散器与二瓦轴承室相连，外侧与排气扩散段内缸相连，由于排气扩散段发生变化，而导致二瓦轴承室位置随之变化，导致立面法兰螺栓发生断裂。

3 方案制定

由于排气扩散段前侧弹簧支腿下沉量仍在合格范围内，且烟气出口侧无法进行调整，经与GE现场工程师讨论后，制定了一套修复方案，详细如下。

（1）排气扩散段立面法兰螺栓和二瓦轴承室立面法兰螺栓发生大面积断裂情况，根据经验判断外观无损伤的螺栓仍有较大产生裂纹或内部已经发生断裂的风险，经研究决定将所有螺栓全部更换新螺栓。

（2）由于断裂的螺栓没有备件，如临时订购备件，时间周期较长，不满足检修需要，则决定外委加工螺栓、自锁螺母及垫片。排气扩散段及二瓦轴承室法兰所用螺栓属于耐高温高压合金螺栓，GE要求耐温等级在650℃以上，拉伸强度在130Ksi以上。经咨询专业螺栓制造厂家后，决定采用R-26高温合金，其耐温等级和拉伸强度高于GE要求的标准。

（3）在排气扩散段上的圆周方向1点、5点、7点、11点钟位置进行扩孔后，加装间隙为0丝的定位销，从而实现阻止整个排气扩散段0706模块和二瓦轴承室立面法兰螺栓的垂直位移，避免螺栓的垂直剪切力导致大面积断裂的情况发生。

6 结束语

经过近一个小修周期的检验，此次的处理方式取得了较明显的效果，排气扩散段0706模块和二瓦轴承室立面法兰螺栓断裂数量大幅减少，降低了维修成本和备件成本，提高了机组运行的安全可靠性，同时还有限的提高了机组运行的经济性。

作者简介：

张炎（1985），男，北京市石景山区，上海电力大学（学院），工程师，热能与动力工程