高温紧固件技术导则

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1、中华人民共和国电力行业标准DL439—91火力发电厂高温紧固件技术导则中华人民共和国能源部1991-09-16批准1992-05-01实施1总则1.1为保证火力发电厂高温紧固件的安全运行，把好紧固件制造、装拆和运行中的检验关，延长紧固件的使用寿命，特制订《火力发电厂高温紧固件技术导则》(以下简称导则)。1.2本导则适用于工作温度(指蒸汽温度)大于400℃的汽缸、汽门、各种阀门和蒸汽管道法兰的螺栓(包括单头螺纹螺栓、双头螺柱和等长双头螺柱)、螺母和垫圈。对于工作温度低于400℃的紧固件，也可参照有关章节的规定。1.3本导则适用于火力发电厂高温紧固件的设

2、计、制造、安装、检修、运行和试验研究部门。1.4本导则是根据有关国家标准、部颁标准、火力发电厂紧固件的特点和使用经验编写而成。在本导则过程中,积累经验,以便改和完善本导则的内容。2紧固件用材和结构2.1用材原则2.11高温紧固件的作用是在法兰结合处产生一定的压紧力,使被联接件在设计的期限(20000～30000h)内保持密封，不发生泄漏和突然断裂。2.1.2对高温紧固件材料的性能要求：2.1.2.1较好的抗松弛性，使螺栓在较低的预紧应力下，经过一个设计运行时间后，其残余紧应力仍高于最小密封应力。2.1.2.2强度和塑性的良好配合，蠕变缺口敏感性小。如

3、果片面追求高温持久强度而忽视持久塑性，则易在螺纹根部应力集中处发生断裂。一般要求螺栓材料的8000～10000h以上光滑试样的持久塑性分别为：新材料大于5%；已运行材料不应低于3%。2.1.2.3组织稳定，热脆性倾向小。经长期运行后，螺栓材料的U形缺口冲击韧性ak按其用途和装卸方法应分别大于29.4J/cm2和大于58.8J/cm２。2.1.2.4良好的抗氧化性能，防止长期运行后因螺纹氧化而发生螺栓和螺母咬死现象。2.1.3由于螺母的工作条件较螺栓好，另外为防止螺纹咬死和减少磨损，选材时螺栓和螺母应采用不同钢号。螺母材料比螺栓低一级，硬度低HB20～

4、50。用于各工作温度等级的螺栓材料列于表1。表中螺栓材料用作螺母时，可比表列温度高30～50℃。各种螺栓材料的化学成分、力学性能和热处理工艺见附录A。2.1.4原则上同一法兰的紧固件应采用相同的钢号和强度等级。如果在同一法兰上要安装不同材料和强度等级的紧固件时，则应考虑计算由不同线膨胀系数和抗松弛性能引起的影响。 表1各工作温度下选用的螺栓材料 最高使用温度℃钢号最高使用温度℃钢号40040048048051055035(螺母用材)4520CrMo(螺母用材)35CrMo25Cr2MoV25Cr2Mo1V550570570570677 20Cr1M

5、o1V120Cr1Mo1VNbTiB(推荐使用钢材)20Cr1Mo1VTiB(推荐使用钢材)C-422(20Cr12NiMoWV)(推荐使用钢材)R-26(Ni-Cr-Co合金) 2.1.5各种高温螺栓钢需经过调质处理。奥氏体化后，油冷比空冷具有较好的综合性能，尤其是韧性高。回火温度应比螺栓的工作温度高120～150℃以上，保温时间大于6h。2.1.6火力发电厂对成品螺栓的材料质量控制的主要指标是硬度，因为调质后硬度高的材料具有较高的强度和较低的韧性；而硬度低的材料则相反。为了防止单凭硬度判断材料的性能局限性，还应考虑晶粒大小及组织形态对材料性能的影

6、响，见附录B。2.1.7低合金Cr-Mo-V螺栓钢具有热脆倾向，热处理工艺以采用较低的奥氏体化温度和较高的回火温度为宜。组织为均匀回火索氏体，尽量减少呈方向性排列的贝氏体组织。图1螺纹载荷分布示意图 图2螺栓上的应力集中位置 2.1.8粗晶材料不适合制作高温螺栓。粗晶原材料不宜直接进行调质处理，应先作好调质前的组织准备，然后再经调质处理，可有效消除粗晶和使组织均匀化。2.2结构2.2.1紧固件的结构对运行安全性影响很大，不良的结构和加工质量是引起螺栓断裂的重要原因之一。2.2.2结构因素对安全性的影响是通过载荷分布不均匀表现出来的。紧固件结构引起载荷

7、分布不均匀包括三个方面：2.2.2.1由于螺栓和螺母的变形不同，螺栓的承载旋合螺纹上的载荷分布是很不均匀的。在弹性范围内，靠近螺母支承面的第一圈螺纹的载荷最大，而其余旋合螺纹的分担载荷按序减少(图1)。为了改善各圈螺纹载荷的不均匀性，可采用锥形螺纹或内斜螺母。2.2.2.2螺栓上存在三个应力集中的部位：与螺母啮合的第一个螺纹牙底、退刀槽、螺栓头与螺杆之间的截面突变处(图2)。为了减轻这三个部位的应力集中，在结构上应做到：a.螺纹牙底应呈圆弧状，牙底的圆弧半径不应小于0.1螺距。不应采用三角形尖牙底或平牙底。b.螺纹和螺杆之间的退刀槽应圆滑过渡。圆弧半

8、径R≈0.3螺栓直径。c.螺栓头和螺杆之间应有过渡圆角。2.2.2.3螺栓受偏心载荷时，会在螺栓上产生附加弯