болт

Когда говорят о паровых турбинах, все думают о роторах, лопатках, диафрагмах. А про болт вспоминают в последнюю очередь, и то, когда что-то пошло не так. Многие, особенно на старте, считают, что главное — затянуть покрепче. Ошибка, которая потом аукается вибрацией, утечками, а то и серьезными последствиями. На деле, каждый болт в корпусе, фланце, крышке подшипника — это расчетный элемент системы, работающий в конкретных условиях температуры, давления и циклических нагрузок.

Классы прочности и маркировка — это не для галочки

Вот, к примеру, фланцевое соединение цилиндра высокого давления. Там температура под 500°C и выше. Поставишь стандартный крепеж 8.8 — он поползет, релаксирует, усилие затяжки упадет. Нужны жаропрочные стали, типа 25Х1МФ или импортные аналоги. И тут важно не просто купить ?крепкие болты?, а чтобы была полная traceability: марка стали, термообработка, механические свойства при рабочей температуре. У нас на одном из проектов по модернизации для станции в Сибири как раз была история с поставкой крепежа. В спецификации стояло четко — DIN EN ISO 3506-1, класс прочности 80. Пришел ящик, маркировка вроде есть, но... Мелом, стираемая. Отправили в лабораторию при ООО Сычуань Чуанли Электромеханическое Оборудование — химический состав не соответствует, ударная вязкость низковата. Пришлось всю партию забраковать и срочно искать другого поставщика. Задержка на неделю, но лучше, чем потом разбирать последствия.

А маркировка — это вообще отдельная песня. Должна быть четкой, несмываемой, и не просто цифры, а чтобы понимать, какая это сталь. Кольцевая маркировка на головке, точка на торце — это не для красоты. Это вопрос ответственности. Когда проводишь капитальный ремонт и видишь на старых болтах стертую маркировку, сразу красный флаг: что тут стояло и как оно работало все эти годы?

И еще момент по жаропрочным. Их нельзя просто затянуть и забыть. После первой выработки теплового цикла, после выхода на параметры, обязательно нужно делать контроль подтяжки. Металл ?прирабатывается?, прокладки уплотняются. Если этого не сделать, особенно на главных разъемах цилиндров, гарантирована утечка пара. Проверено на практике.

Момент затяжки: гайковерт — не панацея

Все сейчас помешаны на гидравлических натяжителях и динамометрических ключах. Инструмент, безусловно, важнейшая вещь. Но ключ ключу рознь. Его нужно регулярно калибровать. И самое главное — подготовка поверхности. Можно иметь самый дорогой инструмент, но если резьба в отверстии корпуса забита старой консистентной смазкой, окалиной, или контактные плоскости под головкой болта и гайкой имеют забоины — никакой точный момент затяжки не даст равномерного усилия предварительного натяга. Болт будет работать с перекосом, концентрация напряжений — и пошла трещина.

У нас был случай при монтаже вспомогательного оборудования на одной ТЭЦ. Сборка трубной обвязки, ответственные фланцы. Монтажники отработали динамометрическим ключом по схеме, все в моменте. При опрессовке — течь. Стали разбираться. Оказалось, на многих болтах использовались старые гайки, с уже смятыми опорными поверхностями. Площадь контакта уменьшилась, давление возросло, гайка ?утонула? в более мягком материале фланца, усилие упало. Пришлось полностью менять весь крепежный комплект на новый, с калиброванными шайбами. Теперь это обязательный пункт в наших процедурах: проверка состояния не только болта, но и гайки, и шайбы, и посадочного места.

И да, про смазку резьбы. Обязательно. Но какую? Для высокотемпературных соединений — часто медную или никелевую пасту, иногда дисульфид молибдена. Для обычных — специальные антифрикционные составы. Главное — не литол или солидол, как иногда любят. Они коксуются при нагреве, и потом при ремонте открутить — это отдельный подвиг с горелкой и риском сорвать резьбу.

Специфичные места: крепление крышек подшипников

Казалось бы, тут не такие высокие температуры. Но тут своя специфика — вибрация и точность позиционирования. Болты, крепящие нижнюю половину крышки к корпусу подшипника, должны быть затянуты с абсолютно равномерным усилием. Малейший перекос — и может измениться геометрия вкладыша, нарушиться масляный клин. Мы всегда используем метод ступенчатой затяжки по крест-накрест схеме, контролируя индикатором разбежку по стыку. И здесь часто возникает дилемма: использовать ли пружинные шайбы? Многие проекты их исключают, считая, что при правильном моменте затяжки и вибростойкой резьбе они не нужны. Но на старых, уже поработавших турбинах, где плоскости могли немного ?повести?, иногда ставим тарельчатые пружинные шайбы (Belleville), чтобы компенсировать незначительную неравномерность и поддерживать постоянное усилие. Это не по книжке, это уже из практики ремонтов.

Еще один нюанс — длина болта. Он должен быть такой, чтобы после затяжки из-под гайки выступало минимум 1.5-2 нитки резьбы, но не упирался в дно отверстия. Если болт длиннее и упирается — создается ложное ощущение затяжки, а на самом деле усилие идет на торец, а не на стягивание деталей. Приходилось сталкиваться и с таким. Теперь перед установкой критичного крепежа мерим глубину отверстий щупом.

Ремонт и восстановление резьбовых отверстий

Во время капитального ремонта турбинного оборудования, которое проводит наша компания, часто встает вопрос о состоянии резьбовых отверстий в стальном или чугунном корпусе. Выработана резьба, есть повреждения от электроэрозии или неправильного откручивания. Просто рассверлить и нарезать резьбу большего диаметра — не всегда вариант. Часто приходится использовать ремонтные вставки (спиральные или резьбовые). Здесь ключевой момент — материал вставки. Он должен быть не прочнее материала корпуса? Не совсем. Он должен иметь коэффициент линейного расширения, близкий к материалу корпуса, особенно для нагреваемых зон. Иначе при тепловых циклах соединение ослабнет. Мы обычно используем нержавеющие стальные вставки для корпусов из углеродистой или низколегированной стали. И обязательно после установки вставки проверяем посадку нового болта — он должен вкручиваться от руки, без усилий, по всей длине.

Это кропотливая работа, но она критически важна для восстановления надежности соединения. На сайте https://www.chinaturbine.ru в разделе про капитальный ремонт мы не пишем про такие мелочи, но именно из них складывается качество. Клиент, который заказывает ремонт, в итоге получает не просто покрашенный агрегат, а восстановленную до проектных характеристик машину, где каждая резьба держит как надо.

И да, про момент затяжки в восстановленное отверстие. Его иногда стоит взять на 10-15% меньше расчетного для первого цикла, особенно если использовалась вставка. Дать соединению ?осесть?, а потом на следующей остановке уже дотянуть до полного.

Заключительные мысли: системный подход

Так что, возвращаясь к началу. Болт — это не расходник. Это часть инженерной системы. Его выбор, установка, контроль — это такая же важная процедура, как и центровка ротора. Нельзя делегировать это на откуп монтажникам без должного контроля со стороны инженера. В нашей деятельности, будь то производство новых компонентов, модернизация или техническое обслуживание, мы всегда формируем спецификацию на крепеж для каждого узла. И в папке с документацией на турбину лежит не только чертеж ротора, но и ведомость крепежных изделий с классами прочности, марками сталей и схемами затяжки.

Потому что мелочей в турбостроении не бывает. Ненадежное соединение где-нибудь на паропроводе может привести к простою, а на разъеме цилиндра — к серьезной аварии. И опыт как раз в том, чтобы знать, где и какой болт должен стоять, и как за ним следить. Это и есть та самая интеграция проектирования, производства и обслуживания, о которой мы говорим. Не на словах, а в таких вот деталях.