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风电重大事故频繁发生和螺栓质量有关的分析

添加时间:2012-06-08 16:20:36 来源:爱中国能源网

      材料:如45#钢、40Cr、45Mn、42CrMo、35CrMo、Q275等等牌号,厚度≥20mm,未热处理这些牌号的硬度在HB≥211~229之间。这些钢材未经热处理抗拉强度一般在610MPa以上(抗压力强度也是610MPa以上)。由于风电主要部位连接的钢板、塔筒法兰盘、回转支承盘,风轮主轴/联轴连接处和法兰,电机系统固定螺柱,这些设备材料厚度一般 ≥20mm以上,要把材料通过螺栓紧固所需要的预紧力在630MPa以上是大家必须了解的最起码常识。(许多搞风电设计的科技人员不一定学材料力学的本科生或博士生)但是有些问题发聩震聋,令人警醒,有的问题则逼人直面,必须回答­——比如“钱学森之问,已尽人皆知。我们的学校为什么培养不出杰出人才?晚年的钱学森,辗转反侧地思考这个问题。”2012年5月11日星期五,刊登于《新民晚报》(可能许多搞风电设计的工程师青年人不知道钱学森为何人呢)。 
     风电倒塌和回转支承开裂、风轮坠头、风叶打坏多和螺栓质量有严重问题有关。在国内螺栓行家专家太多太多,言行免不了对安装风电扭矩值有很大影响的。风电上使用的高强度螺栓10.9级有他的要求,德标DASt紧固技术要求是预紧力是屈服强度的70%是科学的。上面讲到钢材抗压强度≥610~630MPa(未经热处理的材料),如果按国内GB/T1228标准紧固有螺栓行家、专家出面协商或指导认为完全可以,(或不根据设计技术要求)认为由检验出来的机械性能后协商扭矩值。这是不可取的,由此想到钱学森晚年辗转反侧地思考这个问题:我们的学校为什么培养不出杰出的人才。
     为什么风电主要部位不采用8.8级螺栓螺柱呢?因为8.8级屈服强度是660MPa(预紧力是屈服强度的70%)时,只有420MPa,能使材料未热处理就有抗压力610MPa。一看就知道再加上扭矩值k=0.15~0.20也紧固不了,材料自身未经热处理的抗压力。故风电主要部位必须使用10.9级高强度螺栓螺柱。为什么风电安装必须采用德标DASt(紧固值k=0.15~0.16),或者必须按照国内建设部发布的JG/T5057.40紧固技术要求。高强度10.9级屈服强度是940MPa,(预紧力是屈服强度的70%)计658MPa能压住材料的抗压强度是610~630MPa。如果按国内GB/T1228紧固标准(预紧力是屈服强度65%)计611MPa,对有些材料起不到压力固定作用。因此在终扭(扭矩时螺栓螺母会团团转),碰到安装风电塔筒法兰很厚时使用预紧力低就会造成在安装时拦腰折断。因此放低预紧力的说法是技术文盲,还不如高中生,他们都知道压强力低是压不住压强力高的材料及机械设备的。由于国内生产螺栓厂生产出来的高强度大直径M42~M72取样棒不按德标要求从芯部取出做拉伸检测,或按国标GB/T3098.1对螺钉和螺栓螺柱取样也必须从芯部取样做拉伸测检:抗拉强度大于1040MPa;屈服强度≥940MPa;断后伸长率≥12%;断面收缩率≥48%。芯部取样做破坏性试验扭矩值是级别要求(扭矩值k=0.2)以上,而国内取样按材料取样标准从1/4处或1/3处取出做机械性能拉伸测检来代替特种特别高强度10.9级螺栓芯部取样标准了。故使螺栓检测多是合格的,因为采用螺栓表面层取样,而不是螺栓芯部取样做拉伸。故在安装时,部分螺栓在预紧力是屈服强度70%时被扭屈服或被扭断了。就按国内GB/T1228标准放低预紧力、放低扭矩值,结果造成近2年安装的1.5兆瓦和3兆瓦的风机倒塌十几台。回转支承盘因螺柱螺母松动使回转支承盘在松动中运行造成开裂,回转轴承在抖动中振裂,风轮坠头,叶片打坏等重大事故屡见不鲜。近2年发生此类重大事故几千次,每台调换风轮及叶片损失几百万元。


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