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

 
     风电主要部位连接的高强度10.9级螺栓直径规格大小是按机械重量载重和振动产生的力，但也必须把紧固材料厚度为重要设计考虑进去的。比如塔筒法兰厚度为60mm，设计使用的螺栓为10.9级，如果螺栓直径规格是M56，此M56规格螺栓芯部屈服强度必须大于940MPa以上，否则无法把法兰紧固。计算一下：法兰厚度及宽度为60mm的截面积为 2826（mm）2×材料抗压未热处理强度610MPa=175.79吨。而M56规格螺栓截面积2030（mm）2×屈服强度940MPa。按屈服强度的70%预紧力计算是（2030（mm）2×屈服强度940MPa×70%=136.2吨）说明预紧力远远不够紧固法兰要求。如果我们再放低扭矩值则会发生风电塔筒法兰连接处松动，风机运行带来振动，哪怕很小也会使塔筒法兰孔壁与螺栓摩擦造成法兰变形或开裂后折腰而倒下。后果是机舱内电动机等设备全部毁灭性损坏。如果使用M56螺栓芯部没有达到10.9级屈服强度940MPa风机就会一直存在倒塌的可能性。更何况国内近45年没有出一个杰出人才，出现专家、科技人员、行家上千百万。各自为大，不按科学家研究出来的定律去做，自搞一套所谓科技创新，把科学紧固起码的JG/T5057.40紧固要求也忘了。能使风电做强，行吗？另外有德标DASt紧固标准可参照不去领会，自己又不肯学习研究，听所谓的螺栓权威、热处理金相理化专家、超声波轴向专家（科学家也没有称自己权威的）。没有按科学紧固，2年不到风电发生故障几十万次之多。调换的零件如变桨系统、发电系统、齿轮系统、主轴/联轴器、叶轮、回转支承盘、轴承等等有五万次之多，因此要提高专业设计和技术力量，实际很简单。但必须要研究（比如讲钢结构上使用的螺栓主要是剪切力，是静态紧固。厂房钢架、管道紧固等规格一般在M12~M24）,机械设备、吊机桥梁、风电连接处一般使用10.9级螺栓承压型连接或者拉力型连接，必须使用10.9级高强度螺栓螺柱。10.9级屈服强度940MPa的70%（预紧力是658MPa）正好大于没有热处理过的材料。前面讲到一般未经热处理材料抗压强度在610~630MPa之间（不包括调质过的材料），未经热处理材料力学基本上承压强度差不多在610 MPa~680MPa之间。我们就会知道必须安装紧固有个最低扭矩值k=0.15~0.16是科学紧固标准必须的力矩值。材料绝对不会因为扭矩值（k=0.15~0.16）会被扭成凹坑或变形。下面谈点按德标DASt紧固要求，材料根本不会变形的事实。
     高强度垫片硬度在HRC38~45时，硬度比螺母高，直径面积比螺母 S面（支承面）大得多，因此在安装时螺母与螺柱的螺牙和垫片面（摩擦系数μ=0.14）时，垫片另一面与材料接触的一面不会摩擦，只有压承力。由于垫片截面积大，受阻力也大，故在（扭矩系数值k=0.15~0.16）时垫片不会变形，垫片下面材料更不会出现压影、变形等之类之事。故讲到所谓专家、行家实际上自己也搞不清楚，又不会计算。当螺栓扭矩值k=0.22时，垫片也不是变形，下面被紧固的材料也不会变形或凹坑。而此时10.9级螺栓在扭矩值k=0.20不会屈服的。如果螺栓表面层取样合格，在安装时就会被扭断。故螺栓行家、专家要求放低预紧力和放低扭矩值要求。要求采用GB/T1228标准紧固，甚至搞什么放低预紧力为屈服强度65%（放低扭矩系数k=0.10）也能使用在M42以上大直径10.9级螺栓上。请这些专家、行家、权威不要再去误导人家了，给自己留点面子吧。
     风电今后还要设计更大兆瓦，设计时为什么要用这牌号的钢做法兰盘或回转支承盘及风轮都是大型的？为什么设计时要求球化热处理，不要调质热处理？为什么塔筒法兰盘也要求厚度尺寸，不是随意尺寸？为什么国外对回转支承盘上使用的双头螺柱螺牙长度必须是直径的2倍？（也就是旋进设备里的内螺纹也必须深度是直径的2倍以上）为什么国内GB/T1228标准紧固有扭矩系数范围并且很低？（为什么德国摩擦系数为0.08~0.15，而安装紧固必须最低扭矩值k=0.15~0.16呢？螺栓螺纹表面涂油扭矩系数值k=0.2~0.21又是为什么呢？）为什么国标JG/T5057.40预紧力和预紧扭矩值（摩擦系数μ=0.14）呢？
     35年前看过《十万个为什么》，经几十年世界上许多“为什么”已经实践了。搞机械设计时需要研究材料强度，使用什么材料尺寸等等力学知识，只知道强度还不够，还要了解韧性度（冲击功与韧性度是有很大区别的）。前面讲到设计时厚度的重要性，当安装紧固却考虑螺栓被扭断怎么办？而不是分析为什么国外螺栓同样规格同样强度，同样在安装使用（扭矩值k=0.15~0.16）不会扭屈服。国内许多生产螺栓厂为什么生产出来的螺栓按扭矩系数=0.15时会被扭断、扭屈服、扭滑丝等等质量问题出现了。实际就是螺栓芯部取样机械性能的屈服强度没有达到。断后伸长率太低，韧性度不够，故一扭就断了，只能放低预紧力和扭矩值了。设计时的要求，到安装时使用低扭矩值要求了，风电风机能不出隐患吗？风电能做强吗？   

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