高温密封剂在汽轮机汽缸渗漏治理方面的应用

micava

摘要：汽缸结合面产生变形和泄漏的原因不同，而且出现的部位和变形泄漏的程度不也不同，首先要用长平尺和塞尺检查汽缸结合面的变形情况，在检修中要根据泄漏的原因和变形程度采取相应的检修措施。

一、汽轮机简介

汽轮机（又称蒸汽透平）是将蒸汽的能量转换成为机械功的旋转式动力机械。主要用作发电用的原动机，也可直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等，还可以利用汽轮机的排汽或中间抽汽满足生产和生活上的供热需要。

在汽轮机运行过程中，汽轮机渗漏和汽缸变形是最为常见的设备问题，汽缸结合面的严密性直接影响机组的安全经济运行，检修研刮汽缸的结合面，使其达到严密，是汽缸检修的重要工作，在处理结合面漏汽的过程中，要仔细分析形成的原因，根据变形的程度和间隙的大小，可以综合的运用各种方法，以达到结合面严密的要求。

二、汽轮机汽缸漏气产生的原因

1．汽缸是铸造而成的，汽缸出厂后都要经过时效处理，就是要存放一些时间，使汽缸在住铸造过程中所产生的内应力完全消除。如果时效时间短，那么加工好的汽缸在以后的运行中还会变形，这就是为什么有的汽缸在第一次泄漏处理后还会在以后的运行中还有漏汽发生。因为汽缸还在不断的变形。

2．汽缸在运行时受力的情况很复杂，除了受汽缸内外气体的压力差和装在其中的各零部件的重量等静载荷外，还要承受蒸汽流出静叶时对静止部分的反作用力，以及各种连接管道冷热状态下对汽缸的作用力，在这些力的相互作用下，汽缸发生塑性变形造成泄漏。

3．汽缸的负荷增减过快，特别是快速的启动、停机和工况变化时温度变化大、暖缸的方式不正确、停机检修时打开保温层过早等，在汽缸中和法兰上产生很大的热应力和热变形。

4．汽缸在机械加工的过程中或经过补焊后产生了应力，但没有对汽缸进行回火处理加以消除，致使汽缸存在较大的残余应力，在运行中产生永久的变形。

5．在安装或检修的过程中，由于检修工艺和检修技术的原因，使内缸、汽缸隔板、隔板套及汽封套的膨胀间隙不合适，或是挂耳压板的膨胀间隙不合适，运行后产生巨大的膨胀力使汽缸变形。

6．使用的汽缸密封剂质量不好、杂质过多或是型号不对；汽缸密封剂内若有坚硬的杂质颗粒就会使密封面难以紧密的结合。博科思高温密封剂是最新汽轮机汽缸密封材料，高、中、低压缸可通用，避免了型号选择不当而造成的汽缸泄漏。

7．汽缸螺栓的紧力不足或是螺栓的材质不合格。汽缸结合面的严密性主要靠螺栓的紧力来实现的。机组的起停或是增减负荷时产生的热应力和高温会造成螺栓的应力松弛，如果应力不足，螺栓的预紧力就会逐渐减小。如果汽缸的螺栓材质不好，螺栓在长时间的运行当中，在热应力和汽缸膨胀力的作用下被拉长，发生塑性变形或断裂，紧力就会不足，使汽缸发生泄漏的现象。

8．汽缸螺栓紧固的顺序不正确。一般的汽缸螺栓在紧固时是从中间向两边同时紧固，也就是从垂弧最大处或是受力变形最大的地方紧固，这样就会把变形最大的处的间隙向汽缸前后的自由端转移，最后间隙渐渐消失。如果是从两边向中间紧，间隙就会集中于中部，汽缸结合面形成弓型间隙，引起蒸汽泄漏。

二、汽缸密封机理分析
汽缸密封是金属对金属的密封接触，只有在密封接触压力使接触面产生永久变形时，才能形成绝对的密封。但这是不允许的，缸面变形必将影响下一次的密封效果。因此，螺栓预紧力的极限必须保证缸面变形在弹性范围内。然而，这种使缸面产生弹性变形的螺栓力不足以形成耐高温高压的气密性密封，即使在具有超高表面光洁度的完善的缸面情况下，也仍会出现泄漏。因为，尽管表面非常良好，但总是存在着极其细微的能生成足以通过空气流的泄漏通道的表面缺陷。只有在缸面涂有能在密封区形成油膜的粘性油时，才有可能达到密封，因为油膜很容易把密封接触面的表面缺陷填平，从而防止泄漏。

三、汽轮机汽缸渗漏处理方法

汽缸结合面产生变形和泄漏的原因不同，而且出现的部位和变形泄漏的程度不也不同，首先要用长平尺和塞尺检查汽缸结合面的变形情况，在检修中要根据泄漏的原因和变形程度采取相应的检修措施。具体方法如下：

1．汽缸变形较大或漏汽严重的结合面，采用研刮结合面的方法

如果上缸结合面变形在0.05mm范围内，以上缸结合面为基准面，在下缸结合面涂红丹或是压印蓝纸，根据痕迹研刮下缸。如果上缸的结合面变形量大，在上缸涂红丹，用大平尺研出痕迹，把上缸研平。

2．采用适当的汽缸密封材料

因现在汽轮机汽缸密封剂还没有统一的国家标准和行业标准，制作原料和配方也各不相同，产品质量参差不齐；在选择汽轮机汽缸密封剂时，就要选在产品质量有保证的正规生产厂家，以保证检修处理后汽缸的严密性。如德国的博科思高温封剂,是一种单组份、膏状密封剂，工业用途，优质密封混合物，适用于对光滑、平整密封面（对接接头）的温度和压力情况要求高的工况。

3．局部补焊的方法

由于汽缸结合面被蒸汽冲刷或腐蚀出沟痕，选用适当的焊条把沟痕添平，用平板或平尺研出痕迹，研刮焊道和结合面在同一平面内。汽缸结合面变形较大或是漏汽严重时，在下缸的结合面补焊一条或两条10—20mm宽的密消除间隙封带，然后用平尺或是扣上缸测量，并涂红丹研刮，直到消除间隙。此操作的工艺也很简单，焊前预热汽缸至150℃，然后在室温下进行分段退焊或跳焊。选用奥氏体焊条，如A407、A412，焊后用石棉布覆盖保温缓冷。待冷却室温后进行打磨修刮。

4．汽缸结合面的涂镀或喷涂

当汽缸结合面大面积漏汽，间隙在0.50mm左右时，为了减少研刮的工作量，可用涂镀的工艺。用汽缸做阳极，涂具做阴极，在汽缸的结合面上反复涂刷电解溶液，涂层的厚度要根据汽缸结合面间隙的大小而定，涂层的种类要根据汽缸的材料和修刮的工艺而定。喷涂就是用专用的高温火焰喷枪把金属粉末加热至熔化或达到塑性状态后喷射于处理过的汽缸表面，形成一层具有所需性能的涂层方法。其特点就是设备简单，操作方便涂层牢固，喷涂后汽缸温度仅为70℃—80℃不会使汽缸产生变形，而且可获得耐热，耐磨，抗腐蚀的涂层。注意的是在涂渡和喷涂前都要对缸面进行打磨、除油、拉毛，在涂渡和喷涂后要对涂层进行研刮，保证结合面的严密。

5．结合面加垫的方法

如果结合面的局部间隙泄漏不是很大，可用80—100目的铜网经热处理使其硬度降低，然后剪成适当的形状，铺在结合面的漏汽处，再配以汽缸密封剂。如果结合面的间隙较大，泄漏严重，可在上下结合面开宽50mm深5mm的槽，中间镶嵌IGr18Ni9Ti的齿形垫，齿形垫的厚度一般比槽的深度大0.05—0.08mm左右，并可用同等形状的不锈钢垫片做以调整。

6．控制螺栓应力的方法

如果汽缸结合面的变形较小，而且很均匀，可在有间隙处更换新的螺栓，或是适当的加大螺栓的预紧力。按从中间向两边同时紧固，也就是从垂弧最大处或是受力变形最大的地方紧固螺栓。理论上来说，控制螺栓的预紧力可用公式d/L≤A来计算，但由于此计算的数据与测量的手段还在研究当中，目前没有达到推广，多在螺栓的允许的最大应力内根据经验而定。

四、美嘉华-博科思高温密封剂的应用说明

1．技术简介

美嘉华-博科思是一种单组份、膏状密封剂，工业用途，优质密封混合物，适用于对光滑、平整密封面（对接接头）的温度和压力情况要求高的工况。

2．技术数据：

（1）耐温

耐高达900℃的热蒸汽、气体，热、冷水，轻质燃油、润滑剂，原油及天然气。

（2）耐压

密封面及接头处极好的粘着力可确保耐压高达250巴（255kg/cm2），无密封环法兰耐压高达450巴（459kg/cm2），螺管接头耐压高达550巴（561kg/cm2）。

（3）塑性变形

塑性无限制，因此，即使在最高要求的条件下，密封膜也不会破裂。

（4）应用领域

蒸汽轮机和燃气轮机、发电厂（核电站）、煤气厂和水厂、炼油厂、冶炼厂、造船厂、油漆和橡胶制造、化工厂等众多行业企业，电站（包括核电站）蒸汽机轮、燃气机轮以及烟气机轮的汽缸集合面你的密封，工业透平机械、设备法兰的高温密封及高温热管丝扣螺纹的密封。尤其适用于密封金属接头：蒸汽轮机和燃气轮机、压缩机、泵、外壳、法兰接头等。

（5）使用寿命

对于高压涡轮机，我们保证产品能承受高达900℃、压力高达250巴的高温蒸汽、气体、热和冷水、轻质燃油、润滑剂、矿物油及天然气。根据应用指导使用并正常运行时，对于蒸汽轮机和燃气轮机，我们保证在机加密封面（对接接头）的使用寿命在10年。

五、应用案例说明

介绍阿尔斯通电力（瑞士）公司使用美嘉华-博科思高温密封剂针对蒸汽涡轮机与燃气涡轮机对接接头的现场测试应用说明

1．使用美嘉华-博科思密封剂对以下涡轮机的对接接头进行密封测试

使用博科思密封剂对以下涡轮机的对接接头进行密封测试

l蒸汽涡轮机

l燃气涡轮机

l高压涡轮机

高压涡轮机（HPT）上的对接接头有两个密封面，内密封面与外密封面。内密封面是承重面（内密封）

l中压涡轮机、低压涡轮机

中压涡轮机（IPT）和低压涡轮机（LPT）上的对接接头是一个连续的密封，有中心孔。内密封面是承重面，一直到中心孔。

对接接头密封面的选择性损伤

l≥0.5-1.0毫米的损伤点应：

将博科思与石墨件进行混合，变浓厚形成有弹性的、高抗的密封混合物，可以将高达1.0毫米的损伤点整平。

l≥1.0-2.0毫米的损伤点应：

使用陶瓷-金属密封混合物，当固化后可以机加（碾磨、磨削、刮削等）

对于现场测试，我们期望

如果按总说明的1-4步指示来操作现场测试的话：

l我们保证100%密封涡轮机密封面

l我们预料如果密封面不紧密的话会出现孤立点

l在即将开始的检查中，可以看到中压涡轮机内壳水平接缝上的腐蚀，腐蚀出现在入口处。客户代表建议补焊修复，我们的蒸汽涡轮机部门则建议使用博科思高温密封剂。客户担心博科思会被冲刷掉，并寻找能够证明博科思在一个运行周期——直到运行约25000个小时后的下一次检查时耐用和可靠的参考证明和信息。

l我们在寻找可以与我们的客户分享的及令人信服的使用博科思密封剂的反馈。对于您的迅速反应提前表示感谢。

l附上的照片——DCS02350可以非常清楚地看出腐蚀区域。

1、性能

l博科思是一种单组份、膏状密封剂，是一种工业用途优质密封剂，适用于对光滑、平整密封面（对接接头）的温度和压力情况要求高的工况。

尤其适用于密封金属接头：蒸汽轮机和燃气轮机、压缩机、泵、外壳、法兰接头等。

l博科思耐高达900℃的热蒸汽、气体，热、冷水，轻质燃油、润滑剂，原油及天然气。

l密封面及接头处极好的粘着力可确保耐压高达250巴（255kg/cm2）的压力。

l我们可以发布一个对于产品应用在蒸汽涡轮机和燃气涡轮机机加密封面（对接接头）10年的担保，但要基于产品的正确使用和行业规定的维修。

l博科思不是一种危险物质。

2、要求

l对于博科思密封性能的运行检查必须要在蒸汽、温度及压力负荷下进行。

如果现场测试只涉及水和压力，那么密封混合物就不能持久地粘结在对接接头密封面的不平整表面上。它会被冲刷掉。

温度是一个必需的要素，与压力共同发生作用使材料形成膏状。它会保持弹性，并在对接接头表面形成持久密封。

l博科思还可以在蒸汽、温度及压力下的蒸汽管道或法兰接头上进行现场测试。

l通常情况下，现场测试可以在所有高温、压力下的金属接头上进行。

3、规范及操作

高压涡轮机、中压涡轮机及低压涡轮机对接接头密封面的设计

l高压涡轮机上的对接接头有两个密封面，是一个连续的密封。一个内密封面与一个外密封面，内密封面是承重面（内密封）

l中压涡轮机和低压涡轮机上的对接接头是一个连续的密封，有中心孔。内密封面是承重面，一直到中心孔。

高压涡轮机对接接头密封面所需条件

高压涡轮机对接接头密封面有一个内密封和一个外密封。

内密封是承重密封

l高压涡轮机对接接头的承重与密封面是内密封。它的整个长度都必须要具有承重能力才行。

内密封面的质量/特性要与最终加工精密度在Ra(粗糙度)=0.8µm-1.2µm的机加或修整表面相当。

对接接头密封Ra(粗糙度)极限范围Ra=30-50µm

l如果对接接头密封面的损伤≥0.3-0.5毫米，要把涡轮机两半部分都进行检查以确定腐蚀损坏，并对表面进行机加，以整平腐蚀区域。

这表示涡轮机顶部及底部内板是通过机加组装在一起的，损坏区域及不平整密封面就会被整平了。

外密封不是承重密封

l高压涡轮机对接接头的非承重密封面是外密封。它的整个长度不需要具有承重能力。外密封面的质量/特性要与最终加工精密度大约在0.1毫米的机加表面相当。

外密封的松动应该更大一些，这样，当拧紧涡轮机顶端部分和底端部分的螺丝时，更大的螺栓扭矩可被传输到密封涡轮机两半部分的内密封上。

中压涡轮机和低压涡轮机对接接头密封面所需条件

中压涡轮机和低压涡轮机的对接接头密封面是一个连续的密封，有中心孔。

内密封面是承重密封，一直到中心孔。

l中压涡轮机和低压涡轮机对接接头的承重和密封面是内密封面，直到中心孔。它的整个长度都必须要具有承重能力才行。

密封面的质量/特性要与最终加工精密度在[Ra(粗糙度)=0.8µm-1.2µm]的机加或修整表面相当。

对接接头密封Ra(粗糙度)极限范围[Ra=30-50µm]

l如果对接接头密封面的损伤≥0.3-0.5毫米，要把涡轮机两半部分都进行检查以确定腐蚀损坏，并对表面进行机加，以整平腐蚀区域。

这表示涡轮机顶部及底部内密封面是通过机加组装在一起的，损坏区域及不平整密封面就会被整平了。

外密封不是承重密封

l中压涡轮机和低压涡轮机对接接头的非承重密封面是外密封。它的整个长度不需要具有承重能力。外密封面的质量/特性要与最终加工精密度大约在0.05-0.1毫米的机加表面相当。

外密封的松动应该更大一些，这样，当拧紧涡轮机顶端部分和底端部分的螺丝时，更大的螺栓扭矩可被传输到密封涡轮机两半部分的内密封上。

4、操作

高压涡轮机、中压涡轮机和低压涡轮机

步骤1对于对接接头的承重、密封面的较严重损坏区域（≤0.5-2.0mm）进行机加、整平（不平整区域）

l对接接头密封面损伤≥0.5-1.0毫米的受损区域应：

将博科思与石墨件进行混合，变浓厚形成有弹性的、高抗的密封混合物，可以将高达1.0毫米的损伤点整平。

l对接接头密封面损伤≥1.0-2.0毫米的受损区应：

使用陶瓷-金属密封混合物，当固化后可以机加（碾磨、磨削、刮削等）

步骤2对承重、密封面进行砂磨

此工序只能由训练有素的专门人员来完成

为了确保博科思最佳粘结表面，可用使用盘形砂轮的振动磨机对密封面进行稍稍打磨，砂轮粒度在60-80（可能不需要砂磨，这取决于表面的最终精密度）

也可以选择对表面进行刮削和修整。

步骤3清洗对接接头承重、密封面

对高压涡轮机/中压涡轮机/低压涡轮机顶端和底端对接接头的油脂进行清洗，并用干布进行擦拭。

步骤4将博科思密封剂施用在对接接头承重、密封面上

•使用刷子或刮刀将博科思施用在内密封的两个密封面上，涂层厚度应在0.2-0.3毫米。

•产品不会固化，数小时后只是在浓度上有微小的变化，它会保持柔韧及弹性，因而能够在对接接头上进行再操作。

步骤5闭合高压涡轮机

按制造商指示将涡轮机两半部分进行闭合。
涡轮机可马上投入到运行负荷中，不需等待！

micava

好技术！！！