一种法兰螺栓孔对中工具及其使用方法与流程

1.本发明涉及法兰、联轴器螺栓拆装技术领域，尤其涉及一种法兰螺栓孔对中工具及其使用方法。


背景技术：

2.大型电站的汽轮发电机转子连接靠背轮有用双头由液压螺栓连接，螺栓孔直径一般在φ75～φ90mm，螺栓数量20～30个；汽轮机进汽导管、阀门等法兰有不少是是采用液压拉伸螺栓，螺栓规格在m42～m64，螺栓数量20～36个；循环水系统管道法兰与滤网、阀门法兰一般是采用普通双头螺栓、螺柱连接紧固，螺栓规格在m36～m56，螺栓数量36～60个。上述设备完成检修后回装，在安装螺栓前，需要将法兰螺栓孔准确对中，以便于螺栓快速、准确的安装，尤其是靠背轮液压螺栓，对螺栓孔对中精度要求较高，否则液压螺栓锥套将无法装配。
3.对于液压螺栓，目前各电厂通常采用方法是通过在螺栓孔内放入螺杆、锥套，通过拉伸器和定位桥拉伸螺杆，使锥套扩胀，靠背轮旋转，同时发生轴向位移，直至靠背轮完全对正并被轴向拉紧。然后在通过拉伸器拆除螺杆，拆卸过桥后安装液压螺栓。存在的问题是需要拉伸器等专用工具操作，专用工具自重和体积较大，狭小空间操作不方便。
4.对于液压拉伸螺栓和普通螺栓，法兰对中一般采用采用吊车位移对中，螺栓预装等人工方式对正，当出现部分螺栓孔未能对正中，需要重新吊装对中，影响检修的效率。且螺栓孔未能准确对正时，还有在紧固后损伤螺栓、螺柱的风险。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术中所述的缺陷，从而提供一种法兰螺栓孔对中工具及其使用方法，该工具在狭小的环境中也能进行操作，提高检修效率，而无需使用专用的工具。
6.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种法兰螺栓孔对中工具，包括主螺母、胀套、螺杆、螺栓和副螺母，所述螺杆由左段、中段和右段组成，所述左段和所述右段均具有外螺纹以适配所述主螺母和所述副螺母的内螺纹，所述胀套套设于所述中段，所述主螺母上开设有螺纹孔以连接所述螺栓。
8.作为一种可实施的方式，还包括第一垫圈和第二垫圈。
9.作为一种可实施的方式，所述第一垫圈和所述第二垫圈为高硬度垫圈。
10.作为一种可实施的方式，所述中段为圆台形结构。
11.作为一种可实施的方式，所述胀套的圆周面上交叉开槽。
12.作为一种可实施的方式，所述主螺母上周向均布6个所述螺纹孔。
13.一种法兰螺栓孔对中工具的使用方法，包括以下步骤：
14.步骤s1：先将第一法兰和第二法兰对正贴近，将3组胀套和螺杆放入螺栓孔，安装第一垫圈，主螺母安装于螺杆的左段，螺栓顶靠于第一垫圈；
15.步骤s2：使用力矩扳手对称拧紧螺栓，螺杆轴向位移，胀套外径扩胀，使第一法兰和第二法兰的螺栓孔逐渐对正；
16.步骤s3：确认法兰螺栓孔已被胀套顶靠对中，将主螺母上螺栓旋退至初始位后，将主螺母旋拧紧靠第一垫圈，将螺栓另一侧副螺母也旋紧靠法兰面，再分别按一定力矩旋紧主螺母上螺栓、逐渐拉伸对中螺栓将对接法兰联系紧密并施加设计预紧力；
17.步骤s4：对正并预紧后，在其它各螺栓孔内安置正装螺栓并按设计力矩逐个旋紧到位，后将预先紧固的对中螺栓拆除换上正装螺栓。
18.进一步地，所述步骤s4中拆除对中螺栓的具体步骤为：在螺杆的另一端安装第二垫圈，拆除主螺母并安装于螺杆的另一端，螺栓顶靠于第二垫圈；使用力矩扳手对称拧紧螺栓，螺杆反向轴向位移，胀套外径回缩，将螺杆及胀套从螺栓孔中拆除。
19.与现有技术相比，本发明提供的法兰螺栓孔对中工具及其使用方法具有以下有益效果：
20.通过使用本发明提供的法兰螺栓孔对中工具，在力矩扳手等通用小型工具配合下，无需大型专用工具即可完成大型法兰/靠背轮螺栓孔的准确对正。操作可以在狭小的空间内完成，对正可以在30min内完成，较常规操作方法节省4～8h时间。
21.本发明提供的法兰螺栓孔对中工具采用静力法实现法兰/靠背轮的对中，大大降低设备受损风险。
22.本发明提供的法兰螺栓孔对中工具的使用方法能够防法兰螺栓咬扣，并提高拆装效率。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
24.图1为本发明实施例所提供的法兰螺栓孔对中工具处于安装状态的结构示意图；
25.图2为本发明实施例所提供的法兰螺栓孔对中工具安装示意图，其中示出了螺杆和胀套的运动方向；
26.图3为本发明实施例所提供的法兰螺栓孔对中工具处于拆卸状态的结构示意图；
27.图4为本发明实施例所提供的法兰螺栓孔对中工具拆卸示意图，其中示出了螺杆和胀套的运动方向；
28.图5为本发明实施例所提供的胀套的结构示意图；
29.图6为本发明实施例所提供的螺栓拧紧顺序示意图。
30.附图标记说明：
31.1、主螺母；2、第一垫圈；3、第一法兰；4、胀套；5、螺杆；6、第二法兰；7螺栓；8、第二垫圈；9、副螺母。
具体实施方式
32.下面通过具体实施方式进一步详细说明。
33.如图1至图4所示，本发明提供了一种法兰螺栓孔对中工具，包括主螺母1、胀套4、螺杆5、螺栓7和副螺母9，螺杆5由左段、中段和右段组成，左段和右段均具有外螺纹以适配主螺母1和副螺母9的内螺纹，胀套4套设于中段，主螺母1上开设有螺纹孔以连接螺栓7。法兰螺栓孔对中工具还包括第一垫圈2和第二垫圈8，第一垫圈2和第二垫圈8均为高硬度垫圈。
34.如图1和图2所示，胀套4安装在需对正的第一法兰3和第二法兰6的螺栓孔中，均布安装3～4组，通过螺栓7、主螺母1向螺杆5施加轴向拉力，在螺杆5锥体(中段为圆台形结构)与胀套4锥孔配合下，使胀套4外径扩胀，从而使第一法兰3和第二法兰6产生旋转及位移，使螺栓孔及第一法兰3和第二法兰6的中心趋于对正。
35.如图5所示，胀套4圆周面上交叉开槽，可使胀套4外径扩胀量能够达到3～4mm(2l)，以此降低第一法兰3和第二法兰6通孔初对中定位基准要求。需要说明的是，交叉开槽是指槽从左侧(如图5所示)向右侧开槽，下一个槽则是从右侧向左侧开槽。
36.胀套4外径可以设计若干个尺寸等级，当第一法兰3和第二法兰6初对正定位时两螺栓孔中心偏差较大，可以先用3个小规格尺寸的对中工具在法兰圆周等分角螺孔内安插到3个螺栓孔内做初调正操作，待3个对中工具的胀套4完全扩胀后，再在每个小规格胀孔的相邻螺孔内各安置一个大一级尺寸规格的对中工具、再进行纠偏扶正紧固操作，最终使第一法兰3和第二法兰6的螺栓孔中心完美对正。
37.主螺母1与螺杆5通过螺纹组配，主螺母1上均布若干螺纹孔并安装螺栓7，通过力矩扳手向螺栓7对称施加均等的力矩，力矩施加顺序如图6所示(按照1至6的顺序)。拧紧螺栓7产生的顶推力叠加传递于主螺母1，使螺杆5产生强大的轴向拉力，从而使胀套4扩胀。
38.螺栓7与胀套4之间设置高硬度垫圈(第一垫圈2和第二垫圈8)，螺栓7端部顶靠于高硬度垫圈上，避免第一法兰3和第二法兰6平面受损，同时限制胀套4的轴向位移。在用旋拧主螺母1上顶推螺栓7前，在对中螺栓另一端安置副螺母9，副螺母9与法兰面面间距3～5mm为宜。
39.本发明还提供了一种法兰螺栓孔对中工具的使用方法，包括以下步骤：
40.步骤s1：先将第一法兰3和第二法兰6对正贴近，将3组胀套4和螺杆5放入螺栓孔，安装第一垫圈2，主螺母1安装于螺杆5的左段，螺栓7顶靠于第一垫圈2；
41.步骤s2：使用力矩扳手对称拧紧螺栓7，螺杆5轴向位移，胀套4外径扩胀，使第一法兰3和第二法兰6的螺栓孔逐渐对正；
42.步骤s3：确认法兰螺栓孔已被胀套4顶靠对中，将主螺母1上螺栓7旋退至初始位后，将主螺母1旋拧紧靠第一垫圈2，将螺栓7另一侧副螺母9也旋紧靠法兰面，再分别按一定力矩旋紧主螺母1上螺栓7、逐渐拉伸对中螺栓7将对接法兰联系紧密并施加设计预紧力；
43.步骤s4：第一法兰3和第二法兰6对正并预紧后，在其它各螺栓孔内安置正装螺栓并按设计力矩逐个旋紧到位，后将预先紧固的对中螺栓拆除换上正装螺栓。
44.步骤s4中拆除对中螺栓的具体步骤为：在螺杆5的另一端安装第二垫圈8，拆除主螺母1并安装于螺杆5的另一端，螺栓7顶靠于第二垫圈8；使用力矩扳手对称拧紧螺栓7，螺杆5反向轴向位移，胀套4外径回缩，将螺杆5及胀套4从螺栓孔中拆除。
45.另外，本发明提供的法兰螺栓孔对中工具还能够用于拆解法兰。
46.机组和设备检修需拆解法兰/靠背轮等螺栓，有些法兰螺栓因长期经受过大交变
载荷(热应力等)或被氧化腐蚀等出现对口错位、螺栓歪斜、螺母嵌入法兰面等症状，致使螺栓松解困难，也常发生螺纹咬扣、螺母咬死、法兰面损伤等故障，处理起来耗工费力。用此对中预拉紧工具，给法兰螺栓的拆解提供了便，能有效减免螺纹咬扣、螺母及螺栓损伤等事件发生，具体操作如下：
47.步骤1：在预被拆解的法兰/靠背轮上选定3或4颗位置好(法兰张口和错位小、方便使用扳手)、位置正容易松拆的螺杆(螺帽)，选定的3或4颗螺栓的位置分布尽可能对角或沿周向等分，先将这几颗螺栓拆除；
48.步骤2：后在已拆除的螺栓孔中加装本案发明的对中拉紧螺栓组套，按对中螺栓安装、胀套、拉紧操作步骤将预拆解法兰螺栓孔对中、再度预拉紧(视情况可将预紧力提高至设计值的120％)；
49.步骤3：然后再按照预设的拆装顺序逐个拆解其它正装螺母及螺栓；
50.步骤4：最后将安置的法兰对中预紧螺栓按如上的拆除方式松解拆除。
51.以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。