风电风机整机倒塌及风机坠头与伪劣螺栓有关

添加时间：2012-04-06 20:56:50 来源：爱中国能源网

    由于风电风机图纸起初从国外买来的，近年来自主创建设计大型风机绝对科学合理性。关键部位配件没有过技术关，特别是风机塔筒连接螺栓和机仓支承螺栓螺柱质量太差而造成重大事故。
    同样上海东海大桥附近十几台海上风电连接高强度10.9级螺栓螺柱及机仓内电器设备配件全部进口的，正常运行近三年了。而近三年风机业主直接从国内生产螺栓厂进的高强度螺栓螺柱用在风机上，风机倒塌几十台，风机坠头几百台。并且还在不断调换螺栓，说明什么呢？原因风机高强度10.9级有技术性要求的螺栓。比如伸长率≥12%，低温≥27J，10.9级的抗拉强度全世界一样的≥1000MPa，屈服强度也是一样≥900MPa。为什么GB3098.1要求抗拉强度≥1040MPa，屈服强度≥940MPa，30年前定国标GB3098.1符合国情，小规格增加抗拉系数是技术要求需要。
    风机上使用的10.9级进口螺栓芯部取棒达到抗拉强度≥1000MPa，屈服强度≥900MPa（伸长率≥12%以上），这才是国外的高强度螺栓的技术要求。要达到以上的技术要求，材料淬火出来金相为90%以上马氏体，回火索氏体。（从材料力学角度讲芯部取样棒做拉伸）伸长率≥12%，屈服强度≥900MPa，是屈氏体，否则芯部含有铁素体，安装时会一扭就断，一扭就屈服拉长。螺栓芯部是屈氏体，能达到900MPa以上，属于淬透回透了。芯部取样伸长率达到12%以上，他的韧性肯定很好，低温-45℃冲击功Akv≥27J以上肯定能达到的。（而国标GB3098.1标准最大规格M39）而且10.9级伸长率≥9%算合格，技术要求太低了。懂点材料知识多知道材料淬火后在200℃～280℃回火出来做拉伸就能达到伸长率9%属合格。要使芯部达到伸长率≥12%以上，回火温度必须 540℃以上，成本就高多了。回火芯部金相是索氏体，芯部达到屈服强度900MPa以上，安装预紧力为屈服强度70%，预紧扭矩值（摩擦系数μ≥0.18）不会扭屈服，更不会被扭断。
    风机上有些部位连接使用的高强度螺栓是不能按GB3098.1标准要求的，尤其是大规格。引进重型设备技术性高，包括风机配件螺栓多有技术要求，而不是标准。（国标GB3098.1机械性能对M39以下的芯部取棒样做拉伸是正确科学的）如今大直径风机螺栓也必须从螺栓芯部取样做拉伸测检，并且风机高强度10.9级螺栓技术要求芯部伸长率大于12%以上，或车削偏心伸长率≥12%以上，断后收缩率≥48%。这些是风机国外技术要求，而不能按国标标准对比的。国标技术要求太低，伸长率≥9%属于合格了。超过直径Ф50mm以上（从直径1/4处取出做拉伸是对一般材料测检而言），而对风机螺栓大直径规格必须按芯部取样达到技术要求芯部屈服强度≥900MPa，伸长率≥12%。否则螺栓在安装时一扭就断，只能协商解决放低预紧力或者放低扭矩最低值紧固了。风机坠头、整机倒塌那是必然的，而不是偶然的。
由于对于高强度螺栓大直径取样部位各有己见，行业部门和生产螺栓单位都变成权威专家了。
如今专家太多了，一个地区地段医院属三类医院也有7~8专家门诊，因此讲听谁的呢？
风机上使用的高强度螺栓10.9级要求取样部位是螺栓芯部。伸长率≥12%，屈服强度≥900MPa。安装紧固有个最低值，比如M64屈服强度900MPa，预紧力是屈服强度的70%计1688KN×0.14（摩擦系数）×直径64=15125N•m最低值，而M64规格要想扭屈服10.9级必须在19500N•m以上。计算1688KN预紧力×0.18（摩擦系数）×直径64=19446N•m不屈服，因此讲建设部发布的JG/T5057.40-1995预紧力和预紧扭矩值（摩擦系数μ≥0.14）是科学的。 （德标DASt）和JG/T5057.40-1995是一样紧固值M64规格10.9级要扭屈服19446N•m以上。而安装最低扭矩值只有15000N•m，还保留约30%扭矩值。因此讲安装紧固最低值时扭屈服、扭断多属于伪劣螺栓不合格产品，绝对不能使用在风机上，坚决退货。虽然有合格证，权威专家出面调和螺栓协商降低紧固值是不科学的。螺栓有最低扭矩紧固值时才能确保螺栓螺母不会松动。（100套螺栓M64就成为一个整体支承力）风机在运行中，紧固的螺杆就不会与塔筒法兰孔壁摩擦剪切而断。也是在安装时及时辨出此批螺栓是否合格的唯一正确的科学标准。（许多风机坠头与支承螺栓质量相关）风机坠头一般回转支承盘开裂，轴承倾斜损坏。看上去是支承盘质量有问题，轴承也有问题，实际是螺栓螺柱质量有问题，螺栓没有紧固到位。风机在运行时受到强大振动，螺栓螺柱屈服甚至拉长松动后，才使回转支承盘倾斜造成开裂。轴承倾斜受力不当也会开裂，此时螺栓没有断不等于不是螺栓没有问题。因为螺栓先是屈服后造成回转支承盘倾斜开裂而坠头，如果螺栓、螺柱不屈服松动拉长，回转支承盘是平稳运行怎么会坠头呢？风机坠头后看到的是回转支承盘质量有问题，还待研究。本人学材料分配到厂里车间干活10年，懂点热处理工艺，算得上热处理技师。从事设计安装几十年，从风机坠头分析回转支承盘受很大扭矩而坠头有待研究。先从回转支承盘材料分析没问题，就要从回转支承盘厚度、高度、强度分析。（如果设计正确）可能回转支承盘内螺纹太浅，热处理后强度不够，造成螺纹滑丝变形，或者硬度太高风机运行时把螺牙振脆也是有可能的！以前国内大型吊机使用回转支承盘调质到HRC≥26～28，内螺纹既有强度又有韧度，它是靠内螺纹长度来达到保载技术要求的。一定要配10.9级强度螺栓，如果支承螺栓质量有问题，在安装时放低预紧力或预紧扭矩紧固值。认为回转支承盘内螺纹强度是8级的硬度，可以放低扭矩值要求，就会发生前面讲到的由于螺栓芯部不是屈氏体而是铁素体。在螺柱表面应力取净时螺栓螺柱就会松动屈服、回转支承盘倾斜、风机坠头是在一刹那发生的，等到高科技检测器还没有报警，风机已坠头了。国内JG标准比较科学，特别符合风机连接紧固技术要求，请风机业主领导静下来细心查阅，能受益匪浅。国内JG标准使用在动态和大型设备如核电站、吊机、桥梁、高铁、风机高强度螺栓紧固防松唯一标准，而国内GB/T1228紧固标准不适合使用在动态紧固上。
大型回转支承盘调质也有硬度范围的，一般HRC≥24～28内。配的支承螺柱的螺纹长度必须是螺柱直径2倍，而螺栓螺柱强度必须大于回转支承盘的强度。因此讲风机上使用的高强度螺栓螺柱必须是10.9级。我们来计算一下，（回转支承盘硬度HRC≥24，计抗拉强度≥800MPa）由于螺柱螺纹长度是螺柱直径2倍，求抗拉强度800MPa×2倍=1600MPa。而10.9级抗拉强度是≥1040～1220MPa，因此讲螺栓螺柱按国内JG标准安装时绝对是不会扭屈服、扭断或螺纹被扭滑丝变形的，回转支承盘内螺纹更不会被扭滑丝的（除非螺柱螺纹短，设计错误）。
     由于螺栓螺柱质量有问题，比如螺柱芯部是铁素体而不是屈氏体，韧性度差，屈服强度低。按JG/T5057.40标准紧固势必扭断、扭屈服或螺纹滑丝，故降低扭矩值，按GB/T1228标准中的（摩擦系数μ≥0.11）紧固了。造成几百台风机坠头风叶打坏，这些事故与螺栓螺柱质量有直接关系的。甚至有些螺栓螺柱是伪劣产品，也安装在风机主要部位，故造成大批风机坠头。（回转支承盘平稳中运行，转过去转过来，再大扭矩也不会造成坠头。当螺柱在强度振动中会被振屈服、振松动，而使回转支承盘倾斜而坠头。）增粗螺栓螺柱直径，放低强度，放低预紧力和预紧扭矩值更不可取。配10.9级螺栓螺柱靠的是螺栓螺柱在紧固到位后，轴向力锁紧后，自身弹性把回转支承盘锁住，使其在千百万次转动中一直平衡、平稳转动不会倾斜坠头，故国外风机坠头也是很少见的。
    风电风机业主直接从生产单位进高强度10.9级螺栓弊病很多。时间长了，人之间感情大于质量了，也是国情。供货时间越长对供货质量更放松了，太熟了免不了伪劣螺栓及不合格螺栓不断入库。当安装时发现质量问题，一扭就屈服拉长，自然而然降低预紧力和预紧扭矩值了。使近几年来整机风机倒塌及风机坠头屡见不鲜，不断在发生。业主风机领导应该重视了，对供应不合格螺栓坚决退货。出现风机倒塌及风机坠头叶片打坏事故必须赔偿，才能杜绝伪劣螺栓入库。或者从国外进口，价格虽然高出国内2.5倍，但安全的多。如果风机出口带上国内生产的螺栓，在国外安装整机倒塌难道就不赔偿吗？企业影响降低，业务保不住，并退出国外市场。对伪劣产品要狠罚赔偿才能杜绝复杂的人际关系，确保风机成长，避免风机坠头整机倒塌事故发生。 (安装工程师：王中和 )