汽轮机螺栓松弛对汽缸蠕变强度的影响

毛剑峰， 王炜哲，2， 张军辉， 陈汉平

（1．上海交通大学 机械与动力工程学院，动力机械与工程教育部重点实验室，上海200240；2．上海交通大学 机械与动力工程学院，机械系统与振动国家重点实验室，上海200240；3．上海电气电站设备有限公司汽轮机厂，上海200240）

汽轮机上下汽缸往往通过高温法兰和螺栓进行连接，并在初始装配中，施加螺栓一定预紧力产生弹性变形，以保证汽缸的紧密性．然而，随着蒸汽温度参数的提高，螺栓及汽缸的高温蠕变特性会导致螺栓应力松弛，从而严重影响汽缸的紧密性．因此，研究螺栓在长期高温环境中的应力松弛特性，对汽缸的紧密性具有重要意义．

国内外学者针对螺栓高温特性开展了大量研究．常温下，螺栓预紧力可根据密封性要求进行计算，而高温下，由于螺栓松弛导致预紧力下降，从而降低法兰连接结构的密封性能，因此需要考虑高温下螺栓松弛对汽缸结构强度的影响［1］．为此许多研究者采用了不同的分析手段，开展了螺栓及相关高温部件蠕变强度的研究．张晓昱等［2］采用加速蠕变断裂试验法对运行3．5×105h的12%Cr钢高温螺栓材料进行了寿命评估，结果表明螺栓的过度松弛导致断裂时间远小于设计值．杜运新等［3］采用数值模拟方法获取了构件变形对承压型高强螺栓应力分布的影响，模拟降温过程中高强度螺栓预紧力特性，并进一步阐述了摩擦力和法向接触力对构件强度的影响．在实际汽轮机运行中，陈以超……