第

卷

第期

金

属

制

品

年

月

,

一

风电用与钢结构用高强度紧固件的差异钟盛钢,

张先鸣,

上海申光高强度螺栓有限公司

上海

摘击功

要,

风电用和钢结构用高强度紧固件常用标准都为

个

。

风电用和钢结构用高强度螺栓强度级别都选择,

级但风电用高强度螺栓、

值。

一

,

抗拉强度弃值一,

断后伸长率

〕

,

断后收缩率,

,

低温冲,

一

℃,

钢结构用高强度螺栓

抗拉强度

以

一

断后伸长率。。

断

后收缩率妻

冲击功

比较风电用与钢结构用高强度螺栓材料选用方面的差异、

表面处理工艺风比较风电

,

电用高强度紧固件采用喷丸和非电解达克罗涂层钢结构用高强度紧固件用磷化发黑和磷皂化工艺

用和钢结构用高强度紧固件生产工艺与包装方式的差异

。

建议制订风电紧固件行业标准以促进风电设备的全面

,

创新

。

关键词

风力发电机钢结构高强度紧固件标准差别

中图分类号

一

,

一

“

咭

,

堵

‘

鳍‘

,

众

,

鳍

,

,

,℃

正

沙民

,

℃

群

、

门,

,

一〔

一

,

〔

即

、

一

℃,

,

,

,

二

〕

,

”,

,

,

陀

路。

《

一

二

〔

近年来我国风力发电机行业以下简称风电

,

采用标准国内的钢结构领域采用的高强度紧固件标准通

尤其是大容量的兆瓦级别大型风电机组得到快速发展。

风电设备用的高强度紧固件由于长期野外服,,,

常有准也有

个

,’一’〕

风电用的高强度紧固件国内常用的标’‘。〕

役环境恶劣维修条件差所以要求在正常连续工

,

个

’。「

一

此外还有一些根据设计特别定制、

作情况下风电设备紧固件必须保证用寿命。,

以上的使

的非标紧固件叶片螺栓引用标准引用一

、

型螺母莫氏垫圈等

、

。

笔者在研发风电用高强度紧固件时分析其与钢结构用高强度紧固件之间存在的差异以促进风电用高强度紧固件的发展。,

一

的差异、

《紧固件机械性能螺栓螺

第

期

钟盛钢等风电用与钢结构用高强度紧固件的差异

,

”〕〔钉和螺柱》中对各等级紧固件力学性能有具体的

形位公差应符合

一,

’‘

和

要求对于风电用和钢结构用高强度螺栓都选择

,

,

一上述

”〕

的

级规定而风电

用紧固件弓用级规定。

级强度但具体力学性能指标却有差异用高强度螺栓其,,

,

。

风电〕,

个标准的一筋〔

由于风电用高强度紧,

值为,

一

,

抗拉强度

固件通常采用达克罗表面处理故还需满足的相关要求。

断后伸长率,

断后收缩率一,

低温冲击功螺栓其,,

一

℃一,,

钢结构用高强度

值为〕。

抗拉强度

材料选用

断后伸长率二

断后收缩率

冲击

高强度螺栓经过调质处理合金元素对力学性能最主要的作用是增加淬透性使截面较大的螺栓也可淬透,

,

功

,

风电用和钢结构用高强度螺栓在服役过程中除要求有足够的强度和塑性外还要求有足够的韧度,

。

许多合金元素可使回火转变进行得缓,

。

慢抗回火稳定性好与中碳钢相比需要较高的回火

韧度的评价往往采用冲击吸收功

值来表征。

。

在

温度可以得到较好的强度与韧度的配合,

,

。

但是合,

,

一标,

中对冲击功提出了一定的指钢结构用的,,

,

金元素也给高强度螺栓调质带来不利影响其中很重要的是回火脆性问题它会大大降低冲击吸收功。

级高强度螺栓冲击功

高强度螺栓的冲击功是采用用型缺二

型缺口试件

高强度螺栓调质淬火时要求整个截面得马氏体组织即钢材必须淬透,

,

以上获

在常温下进行而风电用高强度螺栓的冲击功是采口试件在,

,

。

淬火深度不仅与、

一

℃检测因而一

前者要求冲。、

钢材的化学成分有关而且也受试样大小加热温度冷却介质冷却方法等影响径来衡量钢的淬透性材料钢结构螺栓材料的选用规则小于等于。、、

击功

多

后者

℃分

。

生产中常用临界直

风电用高强度紧固件使用的中碳钢中碳合金

钢在常温下有很好的冲击韧度但当使用温度低于某一温度时其冲击韧度下降,,,

,

断口特征由纤维状变,

的

为结晶状断裂机制由微孔聚集型变为穿晶解理型,

产品材料选用钢,

,

钢,

,

的螺栓选用

这是由于体心立方晶体金属及合金或某些密排六方晶体金属及合金中温度的变化改变了位错在晶体

。

而风电用高强度螺栓的材料一般都选用,

钢少量产品也允许使用,

中运动的摩擦阻力,

。

,

钢,

。

通过测量冲击

吸收功和对冲击试样进行断口分

钢结构螺母选用,

钢而风电用螺母除使。

析可揭示材料的夹渣偏析白点裂纹以及非金属夹杂物超标等原材料缺陷检查过热过烧回火脆性等缺陷以及温锻热处理等产生的加工缺陷在低温条件下评定风电用高强度紧固件的韧脆转变特、、、

、

、

、

用上述材料外有些产品指定用

钢

。

垫圈材料均为钢材牌号,,

钢,

。

钢是文献仁〕〔〕推荐的,,

,

性使紧固件不在冷脆状态下工作保证使用安全,

,

,

。

牌号而

,

是,

由于环境气候的影响对我国寒冷地区的风电

一《,

中的牌号《合金结构钢》、

钢则是

设备测定韧脆转变温度其他标准引用的差异

,

一

℃是从冲击韧度角。

,

度选用高强度紧固件的重要依据之一表面缺陷引用标准的差异

中的牌号值得—注意的是我国自主开发且使用较件》

技术规范

高低温高压用栓接材料紧固。

成熟的、

钢却一直没有列入国家材料标准,

和

钢属于低淬透性合,

钢结构用高强度螺栓螺母表面缺陷分别按’”〔的规定执行风电,

,

金钢油淬临界直径一般不大于一

,

因此只适宜

以下钢结构紧固件制造,

。

钢是,

用高强度螺栓螺母表面缺陷除满足上述,

、

,

个标准

推荐用于高强度紧固件的替代钢种它有较好的综合性能在调质状态下具有较高的强度和足够的韧度淬透性并不高油淬临界直径为用高强度螺栓直径均大于,,

外针对螺栓还有表面探伤的相关要求通常引用的标准有〔〕。

,

一

和

一

,

而风电,

必须选用。

其他尺寸及形位公差引用标准的差异钢结构用高强度螺栓螺母垫圈的其他尺寸及、、

和。

钢在截面很大时仍有较好化学成分相当于钢,

,

的综合性能

金

属

制

品

第

卷

钢的油淬临界直径为油淬临界直径为,,

钢的

能达标

。

与其他钢种相比具有更好,

包装方式的差异

的冲击韧度和淬透性

。

对于超过临界直径的大截面。

钢结构紧固件通常,

套为一批只需将客。

,

螺栓必须采用水溶液淬火以保证淬硬层深度表面处理和润滑

户所需的数量分装在纸盒中即可

风电用高强度紧固件每一批的数量则由供货

协议决定,,

。

大于等于,

的螺栓通常采用网套或

表面处理近年来表面处理中的转化膜技术发展较快在,

套管保护螺纹为了在风电现场便于大吊车起吊安装一般将每一台风机所需要的各种螺栓装在一个木箱中而不是一个木箱装一种规格结语,,

钢结构用高强度紧固件上螺栓采用较多的是磷酸盐磷化或氧化发黑上油的表面处理螺母垫圈则一般采用磷皂化工艺这,,

。

,

、

种工艺处理的表面。

耐久性等级属于轻度保护是为了满足摩擦因数的公差范围而选用的表面处理方式,

各风电主机厂在订购紧固件时选用紧固件的标准通常并不相同材料的选择也不尽一致给生产厂家在采购原材料组织生产安排库存等方面带来、、

,

,

,

风电用高强度紧固件为减少酸洗和电镀等过程中产生氢脆的危险可采用喷丸加非电解达克罗,

诸多不便

。

涂层它对户外紧固件有机械屏蔽作用自钝化作用以及牺牲阳极电化学保护等良好的表面防腐作用。

,

、

希望通过交流讨论能给同行一些借鉴和启示更好地为我国的风电事业做出贡献。

,

,

同时希望全国

表面润滑对于钢结构螺栓表面润滑依靠螺母垫圈的表面磷皂化保证扭矩系数也同时靠其来保证扭矩系,,,、

紧固件标准化委员会尽快出台风电紧固件的行业标

准以填补我国在这一领域的空白参考文献

,

。

数通常为,

一

巧

。

仁,

机械工业部机械科学研究院标准出版社,

一

风电用高强度紧固件由于表面采用了达克罗涂层扭矩系数要靠安装时涂用,

钢结构用高强度大六角头螺栓连接副仁」北京中国

来保证按照国内使一。

,

的情况如果螺纹表面及垫圈的作用面上都,

「〕机械工业部机械科学研究院版社,

一

钢结

均匀地涂上,

扭矩系数一般为,,

而如

北京中国标准出构用扭剪型高强度螺栓连接副【〕

果只在螺纹表面涂上

扭矩系数值则会相应地。

略有提高螺栓的直径越大提高越明显生产工艺与包装方式生产工艺的差异

」机械工业部机械科学研究院接结构用大六角头螺栓螺纹长度按和级〔」北京中国标准出版社,

一

栓级

【、

机械工业部机械科学研究院

一级和,

栓

接结构

用大六角头螺栓短螺纹长度

钢结构螺栓除采用冷墩温挤压,

切削加工制。

级

北京中国标准出版社〕

造外大多数采用冷墩冷挤压成型工艺制造,,

而风。

仁〕机械工业部机械科学研究院栓接结构用大六角螺母国标准出版社,

一和

电用高强度紧固件与钢结构用螺栓紧固件的制造原

级

北京中级「〕

理相同且风电用的要求更高对缺陷的控制更严格工。搓丝滚丝一热处理

钢结构用螺栓的生产工艺拉拔、冷墩、机加

【〕机械工业部机械科学研究院接结构用型大六角螺母,

一级级

栓

磷化发黑

,

一般采用「

北京中国

滚丝后热处理、

。

风电用螺栓的生产工艺下料一成,

标准出版社

型温锻冷墩一机加工、热处理、滚丝、达克罗为了保持良好的抗疲劳强度风电用螺栓采用热,

机械工业部机械科学研究院

一

栓

接结构用平垫圈淬火并回火〔〕北京中国标准出版社,

处理后滚丝工艺且要避免在螺纹处碰伤,

,

。

〕机械工业部机械科学研究院,

一

另外钢结构螺栓一般不采用矫直工艺但风电用螺栓为了达到

栓接结构用和

型六角螺母热浸镀锌加大攻丝尺寸、

一十,,

级产品的要

级

和

级「〕北京中国标准出版社

,

求直线度误差

,

蕊

其中

为仁〕机械工业部机械科学研究院一栓

螺栓的公称长度

一般在热处理后经过矫直才

第

期接结构用级

钟盛钢等风电用与钢结构用高强度紧固件的差异型六角螺母热浸镀锌加大攻丝尺寸,

,

、

北京中国标准出版社

,

北京中国标准出版社级仁」

〔〕机械工业部机械科学研究院

一

紧,

「〕机械工业部机械科学研究院北京中国标准出版社头螺栓仁〕,

一一,

六角六角

固件表面缺陷螺母〔〕北京中国标准出版社

「」机械工业部机械科学研究院〕机械工业部机械科学研究院六角圆柱头螺钉【

「

机械工业部机械科学研究院标准出版社,

一

承

北京中国标准出版社头螺栓全螺纹【」

压设备无损检测第三部分超声检测「〕北京中国

一,

内

北京中国标准出版社

仁型

机械工业部机械科学研究院标准出版社,

一

承

「〕机械工业部机械科学研究院六角螺母北京中国标准出版

社,

一,

压设备无损检测第四部分磁粉检测【〕北京中国

【

〕机械工业部机械科学研究院北京中国标准出版社级「〕机械工业部机械科学研究院圈

一一,

平垫圈大垫大垫平垫平垫,

【

〕机械工业部机械科学研究院固件公差螺栓螺钉螺柱和螺母、、

一

紧

〕北京中国标一,

「〔【

准出版社

,

级

」北京中国标准出版社北京中国标准出版社

〔〕机械工业部机械科学研究院一固件公差平垫圈

紧紧,

机械工业部机械科学研究院圈级,

〕北京中国标准出版社一

〔」机械工业部机械科学研究院一固件非电解锌片涂层「

〕机械工业部机械科学研究院圈

北京中国标准出版社收稿日期一一

北京中国标准出版社级仁〕

,

〔〕机械工业部机械科学研究院圈倒角型

一,

级

北京中国标准出版社〕、

作者简介

【

机械工业部机械科学研究院准出版社,

一

紧

钟盛钢科长张先鸣

年生上海申光高强度螺栓有限公司技术科。

,

固件机械性能螺栓螺钉和螺柱仁」北京中国标

年生高级工程师上海申光高强度螺栓有限公司试验中心主任工程师金蜘蛛紧固件网特聘顾问专家。,

,

,

【

〕机械工业部机械科学研究院、

一

紧固件表面缺陷螺栓螺钉和螺柱一般要求,

上接第,

页

进行综合处理后按照目前的自,

「〕钱伯兔钢管冲洗废液的综合利用〔治,,,

环境污染与防

来水价格及污水处理的运营费用每年可节约万元取得了良好的经济效益和社会效益参考文献。

「〕樊盛春李越湘钢铁冲洗废液的处理与综合利用」江西冶金,,

一

「〕李广贺张旭北京,

,

,

张思聪等水资源利用与保护「〕,

,

「川

隋洁鲁毅强石健钢铁酸洗废液的资源化处理技术工业用水与废水〕,,,

,

,

一

中国建筑工业出版社,

〔〕成金华李世祥吴巧生关于中国水资源管理问题的思考「一,

「」张海东张秀凤孙金茂废盐酸的再生利用〔属制品,

,

金

,

,

中国人

口

一

资源与环境

,

,

何烈曹明周雄妓酸性废水综合治理改造工程实金属制品践【〕,,

,

一

【〕杨成立刘志强浅谈我国水资源状况及保护对策山西建筑,,

一

仁〕国家环境保护监督局标准

一,

污水综

合排放

〔〕余必敏工业废水处理与利用〔〕北京科学出版社,

北京中国环境科学出版社〕收稿日期作者简介

一

一

一,,

【

刘晓海徐长城张兴华等建立绿色

,

考核指标,

体系探讨【」环境科学与技术一,

,

徐卫平

年生工程师江苏法尔胜股份有限公司钢丝制品装备工程部部长助理。,

,

,

〔〕黄万抚何善媛钢铁酸洗废水处理与回收利用〔冶金丛刊,,

徐董,

红

年生法尔胜集团公司就职,、

。

一

东

年生法尔胜集团公司副总裁江苏法尔胜股

,

「丑严闺玲钢丝生产中水的污染及治理【〕金属制品一,

份有限公司副总经理钢丝制品事业部部长金属制品公司总经理。

、

【

徐亮赵川圭建设与设计,

,

朱红力工业酸洗废水处理【〕工厂一

黄

炎

年生高级工程师江苏法尔胜股份有限公司钢丝制品事业部副部长金属制品公司常务副总经理、

,

,

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