單體螺栓拉伸機泵壓設定與調整

伍宗師 童西祥

摘? 要：本論文通過單體螺栓拉伸機標定試驗及反應堆壓力容器主螺栓單體拉伸經驗數據分析，總結出單體螺栓拉伸機泵壓設定的方法，避免因拉伸機泵壓設定不合理，導致主螺栓剩余伸長量不滿足要求，產生反復拉伸調整的情況，從而提高螺栓拉伸效率。

關鍵詞：單體螺栓拉伸;泵壓設定;伸長量;

引言

核電站反應堆壓力容器需要承載很大的壓強，為保證壓力容器壓力邊界的可靠性，需對壓力容器主螺栓施加相應預緊力。反應堆壓力容器主螺栓拉伸預緊常規采用整體螺栓拉伸或單體螺栓拉伸兩種方式。相對整體螺栓拉伸，單體螺栓拉伸因具有制造成本造價低、施工空間需求低、操作靈活便捷等顯著優點，受到廣泛應用和普及。相比整體螺栓拉伸，單體螺栓拉伸在實施時由于后序螺栓拉伸存在對前序螺栓拉伸力的卸載作用，會導致已完成拉伸的螺栓預緊力、螺栓拉伸長度發生變化，為保證所有螺栓均滿足最終要求值，需要不斷對已完成拉伸的螺栓進行重新拉伸修正調整。本文結合單體螺栓拉伸標定試驗及以往項目主螺栓拉伸的經驗數據，通過合理設置單體螺栓拉伸機泵壓的方式優化單體螺栓拉伸工藝和現場實施的可操作性，解決因單體螺栓預緊力卸載因素導致需對主螺栓反復進行拉伸調整的關鍵難點問題，進一步提升現場操作的準確性和可靠性，優化現場操作工藝，減少施工人員的作業強度，從而提高主螺栓的拉伸的提高工作效率。

1.單體螺栓拉伸機泵壓設定

在螺栓彈性形變內，螺栓剩余伸長量與拉力/預緊力理論上成線性關系。在螺栓正式拉伸前，進行螺栓拉伸標定試驗，獲得拉伸機泵壓與螺栓伸長量的線性參數。

通過拉伸機標定試驗得知，螺母旋緊程度不同，會對拉伸機泵壓與螺栓伸長量線性關系產生影響：使用單體螺栓拉伸機對同一顆試驗螺栓按同一泵壓進行多次拉伸，當螺母旋緊程度不同時，螺栓剩余伸長量略有偏差。為減少螺母旋緊程度不同導致的螺栓伸長量的偏差，螺栓正式拉伸前宜確定螺母旋緊力矩。

以某核電使用4臺單體螺栓拉伸機進行壓力容器58組主螺栓長度拉伸為例闡述單體螺栓拉伸泵壓設定方法與螺栓拉伸情況。將58顆主螺栓分15組進行拉伸， 15組主螺栓全部都拉伸完成后，第1組或者前幾組剩余拉伸量會減少，一般按照60%、80%、100%的壓力預緊主螺栓分3個平臺進行預緊。為使主螺栓拉伸伸長量盡量均勻，3個平臺變化量盡量控制在5%的波動范圍內。如果實際操作過程中發現3遍拉伸量都不滿足1.56±0.05mm的伸長量要求值，需要調整的壓力為第三級泵壓100%的壓力。在第一級拉伸完成后，可根據主螺栓剩余拉伸量實際情況，在進行后續兩級平臺拉伸時，對泵壓設定值進行適量調整，以滿足使后續后兩級拉伸時螺栓剩余拉伸量分布更加均勻，變化規律滿足設定偏差的要求值。

2.單體螺栓拉伸機泵壓優化

通過對主螺栓剩余伸長量數據按照分組來分析拉伸趨勢，可知：

1）在60%拉伸階段，第1組螺栓在第一個壓力平臺全部拉伸完成之后，剩余伸長量幾乎歸零，意味著第1組螺栓的初始預緊力基本被卸載完。因此在進行第2個階段的拉伸前，需要對第1組螺栓重新進行60%壓力的拉伸預緊。

2）在每個階段的拉伸過程中，最后幾組主螺栓的剩余伸長量相對偏高，而前面幾組的剩余伸長量相對偏低，說明后面的螺栓拉伸對前面已經拉伸過的螺栓有卸載作用。因此可以考慮將后面幾組螺栓的拉伸壓力進一步適當降低，而前面幾組的拉伸壓力適當提高。

3.單體螺栓拉伸機泵壓調整

在實際拉伸過程中，單顆螺栓彈性回彈量的一般公式為：

Z =Z2-Z0+ Z3-Z1? …………………………（1）

式中Z0為主螺栓伸長量初始值，mm;

Z2為第二個泵壓拉伸之后測量的主螺栓伸長量讀數，mm;

Z3為單次拉伸過程中第三步拉伸到100%的剩余量讀數，mm;

Z1為要求的最終剩余量，mm。

多顆螺栓平均的彈性回彈量的一般公式為：

Zˉ= Z /N …………………………（2）

式中zˉ為多顆螺栓平均的彈性回彈量，mm;

N為螺栓的個數。

單次拉伸過程中第三步拉伸到100%的剩余量理論值一般的公式為：

Z3剩余=Z0-Z2+ Zˉ+Z1…………………………（3）

根據公式（3）可以計算出Z3剩余的理論值，用Z3剩余理論值來控制Z3剩余實際值，通過Z3剩余實際值調整單體螺栓拉伸器的泵壓。對超出公差范圍的主螺栓進行調整，對于分組中的部分主螺栓經三步拉伸后其剩余拉伸量不滿足設計要求的情況，在進行最后的調整時，參考該組中所有主螺栓都要一樣進行拉伸，但只撥動剩余拉伸量不符合設計要求的主螺栓所對應的主螺母進行調整。

4.單體螺栓拉伸機泵壓設定其他因素

首先，Z0值的測量，采用非旋合式表座，其安裝拆卸方便快捷，但是不同的安裝方向對測量數據存在一定的影響。如表座加工誤差以及由于裝配狀態下表座不平整導致的累計誤差。

其次，主螺栓適配器內部與表座接觸的測量基準面，存在一定顆粒狀雜物，導致每次測量后雜物會移動位置，從而影響測量準確度。同時，伸長量測量精度要達到0.01mm，而且設計公差只有±0.05mm，很細小雜質的存在也會對測量數據產生較大的影響。因此，實施測量之前應對測量基準面清潔干凈，并檢查表面狀況良好，每次使用前應采用干凈的白布的擦拭表座的接觸面。

最后，考慮不同機組壓力容器主螺栓硬度偏差，以及拉伸缸多次使用后，泵壓與螺栓拉伸量的對應曲線的變化，應采用同一機組的備件主螺栓進行標定，確保主螺栓材質和硬度等參數指標對單體螺栓拉升機泵壓標定結果產生影響，為后續泵壓數據的精確調整和設定提供數據支撐，最終滿足單體螺栓拉升機泵壓設定。

5.結論

綜上所述，螺母的旋緊程度不同，會對螺栓伸長量產生少量偏差，螺栓拉伸前宜確定螺母緊固力矩值。使用單體螺栓拉伸，通過適當提高前幾組泵壓，降低后幾組泵壓，形成階梯泵壓能夠保證主螺栓剩余伸長量一致，提高一次拉伸成功率，減少工作量，更好地指導施工;通過本文的論述，其他類似單體拉伸機可以采用相同的方法設定和調整泵壓，從而解決單體螺栓拉伸機泵壓設定的難題。

參考文獻

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