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大型工程法兰螺栓紧固的现场试验

   如果工程用大的法兰螺栓规格为M56、8.8级,扭矩值设计2500Nm。如此大的扭矩在输电线路为首次使用,以往没有应用先例,为此,我们选择M56的法兰螺栓,进行紧固试验,试验在20标段江苏送变电施工现场进行,试验设备为电动定扭矩扳手及力矩检测扳手,对2个主材法兰盘,共56个M56法兰螺栓进行了2次紧固试验,试验前对螺栓进行对称编号,紧固时按十字型先紧固好沿铁塔中心及其90°方向的4颗螺栓,其余螺栓依次按对称的顺序紧固,每个法兰盘螺栓紧固分3次。试验完成3天后,监理项目部又对试验的56颗螺栓进行了复检。   

      第一次试验,用一套电动定扭矩值扳手进行单个对称紧固,为确保扭矩值达标,分3次进行紧固。初次紧固力矩为1500Nm,第二次紧固力矩为2200Nm,第三次紧固按照设计值2500Nm进行紧固: 
  第一步:对法兰螺栓进行初次紧固,电动定扭矩扳手调整到1500Nm的扭矩,按十字对称法将螺栓全部紧固。 
  第二步:用2200Nm的扭矩,对初次紧固的螺栓进行第二次紧固,先十字对称紧8颗螺栓,紧固完成后,利用力矩检测扳手进行检测,8颗螺栓全部达到2200Nm的扭矩值。 
  第三步:继续用2200Nm的扭矩,按十字对称法将剩余未紧固螺栓全部紧完。完成后用检测扳手检测,本次紧固的螺栓全部达到扭矩值,但第二步先紧固的8颗螺栓有5颗松动。 
  第四步:电动定扭矩扳手调整到2500Nm的扭矩,对螺栓进行第三次紧固,先十字对称紧8颗,紧固完成后,利用力矩检测扳手进行检测,8螺栓全部达到2500Nm的扭矩值。 
  第五步:继续用2500Nm的扭矩,按十字对称法将未紧固螺栓全部紧完。完成后,利用力矩检测扳手进行检测,本次紧固的螺栓全部达到扭矩值,但第四步先紧固的8颗螺栓有4颗松动。 
  第二次试验,用两套电动定扭矩扳手进行双向同时对称操作,为确保扭矩值达标,仍分3次进行紧固,初次紧固力矩为1500Nm,第二次紧固力矩为2200Nm,第三次按设计值2500Nm紧固,步骤与第一次试验相同,但是第三步及第五步仅有2颗螺栓松动。 
  3天后进行复检,用力矩检测扳手对56颗螺栓进行复查,发现56颗螺栓都达不到设计力矩,力矩损失较大。 
  2 数据分析 
  2.1 对于采用一套电动定扭矩扳手进行单个对称紧固的法兰,虽然紧固顺序正确,但是由于紧固过程中法兰不是以平行的方式闭合,造成最先紧固的螺栓受到影响而 
  松动。 
  2.2 采用2套电动定扭矩扳手进行双向同时对称紧固,效果比采用一套有了明显的改善,但是由于施工装备及高空作业的局限性,无法在一个法兰盘上配置更多的电动定扭矩扳手。 
  2.3 由于垫片及螺栓的镀锌等原因,螺栓紧固一段时间后会有力的损失。 
  2.4 随着塔身的升高,塔体重量不断增加,对于底部先期预紧的螺栓扭矩会出现预紧扭矩下降。 
角铁圆法兰
  3 法兰螺栓紧固的方法与措施 
  试验完成后,业主、监理、施工单位、紧固件及紧固设备厂家的代表对本次试验结果进行了分析讨论,总结防止法兰螺栓松动的有效紧固方法及措施如下: 
  3.1法兰螺栓紧固的方法 
  (1)严格按“十”字法的顺序对螺栓逐个紧固,并且应用两套电动(手动)定扭矩扳手进行双向同时对称操作;(2)应严格按规定的力矩实施紧固,确保使用力矩的一致性;(3)保持紧固件表面的清洁,防止沾附泥土等增加扭矩系数的脏物;正确使用电动扳手,紧固时使得套筒与法兰盘平面保持垂直状态;(4)对无法采用电动扳手紧固的螺栓,应对螺母内螺纹及螺母下支撑面充分涂抹黄油,然后采用手动扳手紧固;(5)螺栓跟转时,紧固时需要用扳手扣死,要配备专用扣环;(6)现场施工时,电动扭力扳手上设定扭力值时可适当提高5%;(7)由于螺栓镀锌等因素的影响,采取三步紧固法,可有效降低预紧力损失的现象:第一步,首次安装时,螺栓分3次进行紧固,初次及第二次紧固采用设计扭矩的50%~80%紧固,第三次紧固采用设计扭矩紧固;第二步,待铁塔组立完毕间隔数天后(直线塔7天,转角塔15天),复紧一次;第三步,一个月后进行第二次复紧。 
  3.2 法兰螺栓紧固的组织措施 
  加大投入,大扭矩电动定扭矩扳手为电动工具行业的首创,在特高压工程中也是第一次大范围推广使用,扳手的性能还不完善,容易损坏,施工单位应提前策划,保证电动定扭矩扳手的数量和施工人员的投入能够满足要求。 
  加大培训力度,组织电动定扭矩扳手的操作人员进行统一培训及现场操作指导,掌握操作要领,避免由于操作不当致使扳手损坏。 
  构建沟通平台,施工单位及时向厂家反馈施工中遇到的问题,厂家应在最短的时间内予以解决,保证现场的连续施工。 
  采用以上方法紧固,大大提高了钢管塔法兰螺栓的紧固率,但同时在实际应用中也出现了许多新的问题,如部分法兰螺栓采用两套电动定扭矩扳手同时紧固时由于受作业面限制施工人员操作困难、效率较低,此问题尚无有效解决办法,需在后续施工中进一步摸索探讨,加以解决。为此,应发挥业主及监理单位的协调职能,加强各施工单位间的联系,相互学习,取长补短,共同探讨解决法兰螺栓紧固难的方法,为后续的铁塔检修提供技术支持,以确保工程目标的顺利实现,同时,也为后续特高压工程积累经验,打下坚实的技术基础。 
 

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