单体螺栓拉伸机泵压设定与调整

伍宗师 童西祥

摘  要：本论文通过单体螺栓拉伸机标定试验及反应堆压力容器主螺栓单体拉伸经验数据分析，总结出单体螺栓拉伸机泵压设定的方法，避免因拉伸机泵压设定不合理，导致主螺栓剩余伸长量不满足要求，产生反复拉伸调整的情况，从而提高螺栓拉伸效率。

关键词：单体螺栓拉伸;泵压设定;伸长量;

引言

核电站反应堆压力容器需要承载很大的压强，为保证压力容器压力边界的可靠性，需对压力容器主螺栓施加相应预紧力。反应堆压力容器主螺栓拉伸预紧常规采用整体螺栓拉伸或单体螺栓拉伸两种方式。相对整体螺栓拉伸，单体螺栓拉伸因具有制造成本造价低、施工空间需求低、操作灵活便捷等显著优点，受到广泛应用和普及。相比整体螺栓拉伸，单体螺栓拉伸在实施时由于后序螺栓拉伸存在对前序螺栓拉伸力的卸载作用，会导致已完成拉伸的螺栓预紧力、螺栓拉伸长度发生变化，为保证所有螺栓均满足最终要求值，需要不断对已完成拉伸的螺栓进行重新拉伸修正调整。本文结合单体螺栓拉伸标定试验及以往项目主螺栓拉伸的经验数据，通过合理设置单体螺栓拉伸机泵压的方式优化单体螺栓拉伸工艺和现场实施的可操作性，解决因单体螺栓预紧力卸载因素导致需对主螺栓反复进行拉伸调整的关键难点问题，进一步提升现场操作的准确性和可靠性，优化现场操作工艺，减少施工人员的作业强度，从而提高主螺栓的拉伸的提高工作效率。

1.单体螺栓拉伸机泵压设定

在螺栓弹性形变内，螺栓剩余伸长量与拉力/预紧力理论上成线性关系。在螺栓正式拉伸前，进行螺栓拉伸标定试验，获得拉伸机泵压与螺栓伸长量的线性参数。

通过拉伸机标定试验得知，螺母旋紧程度不同，会对拉伸机泵压与螺栓伸长量线性关系产生影响：使用单体螺栓拉伸机对同一颗试验螺栓按同一泵压进行多次拉伸，当螺母旋紧程度不同时，螺栓剩余伸长量略有偏差。为减少螺母旋紧程度不同导致的螺栓伸长量的偏差，螺栓正式拉伸前宜确定螺母旋紧力矩。

以某核电使用4台单体螺栓拉伸机进行压力容器58组主螺栓长度拉伸为例阐述单体螺栓拉伸泵压设定方法与螺栓拉伸情况。将58颗主螺栓分15组进行拉伸， 15组主螺栓全部都拉伸完成后，第1组或者前几组剩余拉伸量会减少，一般按照60%、80%、100%的压力预紧主螺栓分3个平台进行预紧。为使主螺栓拉伸伸长量尽量均匀，3个平台变化量尽量控制在5%的波动范围内。如果实际操作过程中发现3遍拉伸量都不满足1.56±0.05mm的伸长量要求值，需要调整的压力为第三级泵压100%的压力。在第一级拉伸完成后，可根据主螺栓剩余拉伸量实际情况，在进行后续两级平台拉伸时，对泵压设定值进行适量调整，以满足使后续后两级拉伸时螺栓剩余拉伸量分布更加均匀，变化规律满足设定偏差的要求值。

2.单体螺栓拉伸机泵压优化

通过对主螺栓剩余伸长量数据按照分组来分析拉伸趋势，可知：

1）在60%拉伸阶段，第1组螺栓在第一个压力平台全部拉伸完成之后，剩余伸长量几乎归零，意味着第1组螺栓的初始预紧力基本被卸载完。因此在进行第2个阶段的拉伸前，需要对第1组螺栓重新进行60%压力的拉伸预紧。

2）在每个阶段的拉伸过程中，最后几组主螺栓的剩余伸长量相对偏高，而前面几组的剩余伸长量相对偏低，说明后面的螺栓拉伸对前面已经拉伸过的螺栓有卸载作用。因此可以考虑将后面幾组螺栓的拉伸压力进一步适当降低，而前面几组的拉伸压力适当提高。

3.单体螺栓拉伸机泵压调整

在实际拉伸过程中，单颗螺栓弹性回弹量的一般公式为：

Z =Z2-Z0+ Z3-Z1  …………………………（1）

式中Z0为主螺栓伸长量初始值，mm;

Z2为第二个泵压拉伸之后测量的主螺栓伸长量读数，mm;

Z3为单次拉伸过程中第三步拉伸到100%的剩余量读数，mm;

Z1为要求的最终剩余量，mm。

多颗螺栓平均的弹性回弹量的一般公式为：

Z¯= Z /N …………………………（2）

式中z¯为多颗螺栓平均的弹性回弹量，mm;

N为螺栓的个数。

单次拉伸过程中第三步拉伸到100%的剩余量理论值一般的公式为：

Z3剩余=Z0-Z2+ Z¯+Z1…………………………（3）

根据公式（3）可以计算出Z3剩余的理论值，用Z3剩余理论值来控制Z3剩余实际值，通过Z3剩余实际值调整单体螺栓拉伸器的泵压。对超出公差范围的主螺栓进行调整，对于分组中的部分主螺栓经三步拉伸后其剩余拉伸量不满足设计要求的情况，在进行最后的调整时，参考该组中所有主螺栓都要一样进行拉伸，但只拨动剩余拉伸量不符合设计要求的主螺栓所对应的主螺母进行调整。

4.单体螺栓拉伸机泵压设定其他因素

首先，Z0值的测量，采用非旋合式表座，其安装拆卸方便快捷，但是不同的安装方向对测量数据存在一定的影响。如表座加工误差以及由于装配状态下表座不平整导致的累计误差。

其次，主螺栓适配器内部与表座接触的测量基准面，存在一定颗粒状杂物，导致每次测量后杂物会移动位置，从而影响测量准确度。同时，伸长量测量精度要达到0.01mm，而且设计公差只有±0.05mm，很细小杂质的存在也会对测量数据产生较大的影响。因此，实施测量之前应对测量基准面清洁干净，并检查表面状况良好，每次使用前应采用干净的白布的擦拭表座的接触面。

最后，考虑不同机组压力容器主螺栓硬度偏差，以及拉伸缸多次使用后，泵压与螺栓拉伸量的对应曲线的变化，应采用同一机组的备件主螺栓进行标定，确保主螺栓材质和硬度等参数指标对单体螺栓拉升机泵压标定结果产生影响，为后续泵压数据的精确调整和设定提供数据支撑，最终满足单体螺栓拉升机泵压设定。

5.结论

综上所述，螺母的旋紧程度不同，会对螺栓伸长量产生少量偏差，螺栓拉伸前宜确定螺母紧固力矩值。使用单体螺栓拉伸，通过适当提高前几组泵压，降低后几组泵压，形成阶梯泵压能够保证主螺栓剩余伸长量一致，提高一次拉伸成功率，减少工作量，更好地指导施工;通过本文的论述，其他类似单体拉伸机可以采用相同的方法设定和调整泵压，从而解决单体螺栓拉伸机泵压设定的难题。

参考文献

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