風(fēng)電機(jī)組高強(qiáng)螺栓斷裂，可能是這些原因?qū)е碌?/h1>

2023-10-17 18:24:02  作者：

風(fēng)電高強(qiáng)螺栓在風(fēng)電機(jī)組正常運(yùn)行中發(fā)揮著不可替代的作用，葉片、塔筒、輪轂、機(jī)艙等關(guān)鍵部件的連接與鎖緊均采用風(fēng)電高強(qiáng)螺栓，一旦高強(qiáng)螺栓出現(xiàn)問(wèn)題，將直接影響發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。

 
由于螺栓在整體結(jié)構(gòu)中的位置與作用，加上風(fēng)電機(jī)組所處的惡劣工作環(huán)境，以及交變載荷的影響，使得螺栓受力較為復(fù)雜，在軸向應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、剪切應(yīng)力等作用下，容易在螺紋上產(chǎn)生較高的局部應(yīng)變和應(yīng)力，使螺栓處于疲勞應(yīng)力狀態(tài)。隨著時(shí)間的推移，螺栓性能逐漸下降，或受到哪怕非常細(xì)微的缺陷，都可能會(huì)導(dǎo)致高強(qiáng)螺栓斷裂的發(fā)生，這也并非單一原因引起，多種因素都可能會(huì)引起高強(qiáng)螺栓發(fā)生斷裂。
 
在導(dǎo)致高強(qiáng)螺栓斷裂的諸多影響因素當(dāng)中，機(jī)械加工過(guò)程中存在的質(zhì)量缺陷是較為基礎(chǔ)和常見(jiàn)的一種。一方面是生產(chǎn)加工過(guò)程中材料自身形成的缺陷，如含有氣孔、夾雜物、夾渣等，破壞了金屬基體的均勻性和連續(xù)性，會(huì)影響高強(qiáng)螺栓的力學(xué)性能，導(dǎo)致其在使用過(guò)程中出現(xiàn)斷裂；另一方面是螺栓成品本身存在的質(zhì)量缺陷，如受加工設(shè)備精度的影響，螺栓牙底處形成加工刀痕，導(dǎo)致在實(shí)際應(yīng)用中產(chǎn)生應(yīng)力集中，在應(yīng)力集中處萌生微裂紋，最終發(fā)生斷裂。
 

 
風(fēng)電螺栓使用環(huán)境也會(huì)對(duì)其性能造成不同程度的影響，導(dǎo)致或促進(jìn)螺栓斷裂情況的發(fā)生。當(dāng)風(fēng)電螺栓長(zhǎng)期處于惡劣的環(huán)境中，如海洋氣候、高溫高濕等，會(huì)發(fā)生腐蝕，質(zhì)量逐漸降低，容易出現(xiàn)裂紋，從而導(dǎo)致風(fēng)電高強(qiáng)螺栓的疲勞削弱和斷裂。而在低溫環(huán)境下，螺栓材料的塑性和韌性會(huì)減弱，易導(dǎo)致螺栓在荷載作用下發(fā)生斷裂。
 
另一方面，風(fēng)電螺栓應(yīng)用過(guò)程中表面脫碳層的形成，加上其他因素的影響，也會(huì)降低其表面材料性能，脫碳層組織與基體組織之間膨脹系數(shù)的不同會(huì)在螺栓局部引起較大的應(yīng)力集中，從而使螺栓脫碳層上形成微裂紋，最終導(dǎo)致螺栓斷裂的發(fā)生。
 

 
例如，在對(duì)某風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行定期檢修過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)其塔筒基礎(chǔ)環(huán)外側(cè)所用高強(qiáng)螺栓發(fā)生斷裂，而此螺栓所用材料為35CrMo鋼。根據(jù)《風(fēng)電機(jī)組塔架用高強(qiáng)度螺栓連接副》（NB/T 31082-2016）規(guī)定，螺栓所用材料應(yīng)符合GB/T 3077中的相關(guān)要求，但通過(guò)對(duì)其進(jìn)行化學(xué)成分分析，發(fā)現(xiàn)其表面碳含量遠(yuǎn)低于GB/T 3077—2015 《合金結(jié)構(gòu)鋼》的要求。按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中金相法對(duì)螺栓螺紋脫碳層進(jìn)行觀察分析，發(fā)現(xiàn)螺紋表面存在明顯的脫碳現(xiàn)象，且平均脫碳層深度遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求值。
 
即使螺栓本身質(zhì)量沒(méi)有問(wèn)題，在安裝和使用過(guò)程中不當(dāng)操作也可能導(dǎo)致其斷裂。預(yù)緊力過(guò)大易造成螺栓損傷，運(yùn)行過(guò)程中又會(huì)使損傷進(jìn)一步擴(kuò)大，但預(yù)緊力太低，連接處的部件之間容易產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，同樣會(huì)對(duì)螺栓產(chǎn)生負(fù)面影響。
 
總之，影響風(fēng)電螺栓斷裂的原因有多種，由于載荷太高產(chǎn)生過(guò)載問(wèn)題、酸洗工藝控制不當(dāng)導(dǎo)致氫脆斷裂、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理等等，也可能是多重因素共同作用的結(jié)果。
 

 
針對(duì)以上引起風(fēng)電高強(qiáng)螺栓斷裂的原因，應(yīng)采取積極有效的應(yīng)對(duì)措施，同時(shí)還應(yīng)加強(qiáng)其質(zhì)量檢測(cè)，防患于未然。在對(duì)風(fēng)電螺栓進(jìn)行斷裂原因分析及質(zhì)量檢測(cè)時(shí)，力學(xué)性能檢測(cè)、化學(xué)成分分析、金相檢驗(yàn)、掃描電鏡分析、硬度檢測(cè)等都是常用的手段與方法，多種方法相互結(jié)合，能夠更好地從科學(xué)角度把控螺栓質(zhì)量，保障風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行安全。
 

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