汽轮机高中压外缸水压试验浅析

杨百勇

（哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，黑龙江 哈尔滨 150046）

汽轮机机组在实际运行过程中，其高中压外缸始终处于高温高压的工作状态，并且还需严格确保缸体在实际运行过程中，不出现任何漏气减压现象。对高温工作环境的承受能力，主要靠缸体材料的热特性来保证，除了缸体设计方式和铸件热处理参数的选择等特殊条件影响外，其承受高压工作环境的密封能力，也主要靠缸体的铸造品质和各密封面的加工品质来保证。缸体材料在选定后，其承受工作温度的能力就基本确定了。因此在高中压外缸的加工制造过程，除了要严格保证设计图纸对密封面的加工要求外，还需对缸体进行必要的试验，来检测其承受压力的能力，才能保证制造出来的高中压外缸产品满足使用要求。

目前，汽轮机行业内高中压外缸承压试验，多以水为工作介质，通过压力泵给水加压，模拟缸体在实际工作过程中的承压环境，以检验中分面、汽封端面等加工面的密封能力和铸件缸体对压力的承受能力，同时为了确保机组在实际运行中出现工作压力异常时，即在某一时段（或瞬间）超过额定工作压力时，缸体仍能正常工作，高中压外缸的水压试验压力通常为实际工作压力的1.5 倍。作为高中压外缸生产制造中的一个必要检测环节，水压试验对于产品的生产品质和运行能力，有着举足轻重的作用，同时水压试验进行的顺利与否，也直接影响到整个产品的生产周期。

本文着重对高中压外缸的水压试验，进行了详细的介绍，对影响水压试验正常进行的原因进行了分析，并结合实际生产操作，对在水压试验过程中可能出现的问题，提出了避免和解决的方法或建议。

1 水压试验前的准备工作

水压试验做为一种检测缸体承受压力是否满足设计要求的试验方法，需要进行大量的前期准备工作，准备工作做得充分与否，将直接影响到水压试验能否顺利进行，尤其是一些需要较长周期才能准备好的试验工装工具等，如果出现遗漏或有不合适的现象，将严重影响整个试验进度，进而影响产品生产周期。

1.1 试验用技术文件的准备

技术文件是水压试验进行的理论依据，也是水压试验结果检测的依据，直接用于高中压外缸水压试验的主要技术文件，是设计部门提供的高中压外缸水压试验图和工艺部门提供的水压试验工艺规程，以及相应的水压试验标准文件等。

完整的水压试验图，包括待试验高中压外缸的腔室划分（含各腔室设计压力）、中分面螺栓信息（含规格、数量和安装位置等）、螺栓预紧（伸长量）；水压试验工艺规程，是对设计部门要求的水压试验实现过程的文字叙述，应对水压试验所用各种各型工具量具及其使用方法、对试验各步骤的操作方法及注意事项、对试验结果的检查及后续工作等内容，做详细的描述，是操作者执行水压试验操作过程的主要技术文件；水压试验标准，是对汽轮机承压件进行水压试验过程中一些通用要求的总结，在其他技术文件没有做出具体要求的情况下，均应以水压试验标准的内容作为执行依据。

1.2 工具工装的准备

以满足水压试验的各项内容为目标，需提前准备相应的工具工装。

根据设计给出的腔室划分原则，进行水压试验堵板的设计，除了需要将各腔室与相邻腔室隔开外，每个试验用腔室，均需在适当的位置设置进入口和排气孔，至少各一个。根据伸长量要求，提前准备螺栓拉伸工具。

目前螺栓拉伸主要有两种方式：第一种是传统的加热方式，需要准备相应的加热管和测量装置；第二种是冷拉方式，即使用专用的螺栓拉伸器，在常温状态下将中分面各螺栓拉伸至预紧力所需的长度。

1.3 其他准备工作

为了确保水压试验的顺利进行，对试验场地、加压泵、注水装置等器具、设施均需要进行细致的准备和检查工作，水压试验的系统性，决定了细节问题的疏忽可能导致整个试验过程的不顺利，甚至是失败。

2 水压试验的操作

不同型号机组的高中压外缸水压试验操作过程大体相同，丰富的操作经验在水压试验中起到了关键的作用，同时水压试验也是容易产生工件损伤和人员安全伤害的阶段。

2.1 试验操作过程的经验性

水压试验是一项实际操作性很强的工作，在技术人员做好前期各项准备工作的前提下，仍需要操作者根据现场实际情况和以往的工作经验，灵活处理水压试验过程中出现的各种问题。如某型汽轮机首台高中压外缸在进行水压试验的过程中，按理论的中分面螺栓拧紧顺序和要求进行合缸、把紧、加压时，却无法达到中分面密封的要求，经过几次失败后，操作者根据实际情况，对中分面螺栓的拧紧顺序做了微调，使得水压试验顺利完成。

2.2 试验过程的安全性

作为高压密封试验，高中压外缸的水压试验具有一定的危险性，主要会对试验缸体和试验区域的人员造成不同程度的伤害。主要危害形式，有高压水流喷射伤害、螺栓（多为小规格螺栓件）断裂飞出伤害、水压试验工具在升压或降压过程中串动，对缸体的损伤、中分面螺栓装拆过程中的损坏等。

因此，在整个水压试验过程中，试验区域内的任何人员的任何行为，均应服从试验负责人的统一指挥，才能将各种可能产生的危害降至最低。

3 影响水压试验的原因

影响水压试验正常、顺利进行的原因很多，这些原因中有主观因素造成的，也有客观因素造成的，但无论原因如何，最后都会直接影响水压试验的周期，甚至是产品的制造品质。现将曾经出现过的原因，具体归类如表1 所列。

表1 影响水压试验正常进行的原因表

对于比较成熟的产品来说，出现缸体材质不合格的情况，尤其是在水压试验阶段就出现缸体因材质不合格而发生缸体开裂的情况，十分少见，但缸体材质合格与否，确实是水压试验所检验的重要目标之一。

工具装备准备的合适与否，对水压试验的影响是显而易见的，准备不好，会直接导致试验过程的停工，因此需要技术人员在水压试验之前，便根据各种工具的制造（或采购）周期预先准备齐备，对于需要长周期的制造（或采购）的，尤其需要考虑周全，以免产生不必要的遗漏或差错。

至于水压试验的操作经验，只能靠操作者在不断的实践过程中逐步地积累。这就要求水压试验的操作者，不仅能按部就班地完成任务，还要求操作者要善于思考，尤其是在试验出现问题时，更要求操作者根据实际情况及时做出原因判断和找出弥补的办法，这些对操作者的业务素质和工作态度，都提出了更高层次的要求。因为后两者的原因，造成水压试验不顺利的现象较多，只要相关的技术人员和操作人员能仔细工作，及时沟通，就可以大幅度提高水压试验一次成功的概率。

4 结束语

水压试验作为汽轮机主要承压部件，是在制造过程中检测承压能力的重要手段，其结果将直接影响到试验部件能否正式装机使用。因此对于承压部件来说，应该从铸造、机械加工等各方面，注意避免可能造成其承压能力的缺陷以及损伤等情况的发生，并做好水压试验的各项准备工作，确保水压试验的顺利进行。