舟山市正源總經(jīng)理助理、技術(shù)研發(fā)總監(jiān)、檢測中心主任黃樹舟：《高強螺栓連接副生產(chǎn)應(yīng)用常見失效模式及未來智能化技術(shù)開發(fā)和運用》

 

　　以下為演講實錄：

 

　　各位領(lǐng)導(dǎo)，各位嘉賓上午好！今天要匯報的課題是關(guān)于高強度螺栓的連接生產(chǎn)應(yīng)用的常見失效模式以及未來智能化技術(shù)的開發(fā)和運用。主要分以下幾部分內(nèi)容進行演講：首先是對企業(yè)的介紹，其次是產(chǎn)品處理取樣爭議問題，以及螺栓常見的缺陷危害和預(yù)防，以及未來智能螺栓的發(fā)展趨勢。

 

　　我們公司生產(chǎn)葉片螺栓、機艙螺栓、螺紋套等，這是我們公司主要的生產(chǎn)設(shè)備：從下料、熱處理、加工以及成品等，所有的加工流程都在我們公司內(nèi)部完成，所以我們的品質(zhì)是能把控的。這是我們實驗室的檢測設(shè)備，基本上涵蓋螺栓所有檢測項目，包括螺栓性能的拉力、沖擊等。

 

　　螺栓取樣的問題：經(jīng)常有客戶反饋，我們的產(chǎn)品存在數(shù)據(jù)有點爭議，往往溝通之后，發(fā)現(xiàn)取樣存在爭議。沒有嚴格按照標準在進行取樣，有些時候取小了，有些時候取大了，所以一定要嚴格按照雙方約定的規(guī)范或者標準進行取樣，不同的規(guī)格、不同的直徑都有相應(yīng)的取樣位置，一般有T2975和T398.1這兩個標準，有些地方上實驗對產(chǎn)品不一定非常了解，一般都是根據(jù)T3098這個標準。

 

　　表面處理的選擇：海上風(fēng)電環(huán)境惡劣，對于表面防護性能的要求相對陸上風(fēng)電要高很多，目前行業(yè)里面選的鍍層主要是有熱浸鍍鋅、達克羅加封閉、粉末滲鋅，為此對這三種做了大量的試驗，包括機械性能、扭矩系數(shù)、鹽霧試驗和土層厚度等。留居系數(shù)的控制，主要是為了減少離散性，使每一個螺栓受力一致，減少螺栓斷裂的發(fā)生，要注意幾個事項：第一根據(jù)不同的規(guī)格，不同的工藝制定扭矩；第二同批次的螺栓，不同的批次螺栓螺母不能混用，因為每個公司的生產(chǎn)工藝不同，根據(jù)不同的工藝有不同的螺紋配合，會制定自己的摩擦系數(shù)；第三在安裝螺栓時，要保持螺栓外露部分螺紋的清潔度，不能沾有顆粒較大的沙塵和影響螺紋捏合精度的雜質(zhì)，以確保螺紋連接精度；第四緊扣件和回轉(zhuǎn)軸承接時，要嚴格按照設(shè)計部門規(guī)定潤滑方式和涂抹方式及選定潤滑劑牌號，施工扭矩也要按照決定執(zhí)行。歐洲那邊都是采用干模的工藝，它的優(yōu)點是克服了環(huán)境因素，使整體安裝接近于設(shè)計的要求。根據(jù)不同的工藝要求，可以在0.15—0.10之間調(diào)配，進而滿足不同裝置配置、環(huán)境工況、配置工藝的要求。

 

　　螺栓制造過程中關(guān)鍵缺陷控制與預(yù)防：對表面質(zhì)量問題、對于產(chǎn)品外觀和后續(xù)工藝直接影響，會產(chǎn)生材料改制開裂擴張、熱處理裂紋擴展影響機械性能。熱處理缺陷，工藝參數(shù)控制不當(dāng)，造成批量產(chǎn)品機械性能不合格，過低會導(dǎo)致在安裝的時候可能導(dǎo)致拉長或者斷裂。

 

　　這是結(jié)構(gòu)性的生命周期圖，三個方面決定了螺栓的整體時間，制造的過程當(dāng)中可能產(chǎn)生的缺陷，造成裂紋、脫碳、增碳等。這是我們聯(lián)合設(shè)備廠商開發(fā)的一個疲勞實驗測試，目前是同行業(yè)當(dāng)中最大的一家，整體受載荷150噸，對M64螺栓設(shè)計了一個抗疲勞測試。

 

　　關(guān)于新產(chǎn)品開發(fā)，目前大型風(fēng)力發(fā)電組都是通過連接方式組成一臺整機，其高強度螺栓是連接關(guān)鍵部件的重要元件之一，因此螺栓連接的可靠性將直接關(guān)乎風(fēng)力機組的安全運行，為了保證螺紋連接的可靠性、提高防松能力，以及防止受橫風(fēng)載荷而產(chǎn)生相對滑動導(dǎo)致疲勞斷裂失效。因此參照國內(nèi)外新產(chǎn)品開發(fā)動向，我們研發(fā)了智能螺栓預(yù)緊力監(jiān)測系統(tǒng)。第二應(yīng)變計螺栓，現(xiàn)在海上風(fēng)電比較多，因為天氣的影響人員無法登記或者怎么樣，智能螺栓就是在螺栓頭部加入一個傳感器，通過實時系統(tǒng)，可以獲取螺栓的實際載荷能力。目前國內(nèi)有許多施工方法，目前就是得到一個精準有效的載荷值，但是精度可能并沒有理想中那么完美。因為螺栓安裝決定了螺栓的壽命，過載直接導(dǎo)致螺栓斷裂，未達到載荷就大幅度降低螺栓的疲勞壽命，精準的載荷值對螺栓是非常重要的。這是我們開發(fā)的智能螺栓，它通過監(jiān)控系統(tǒng)對頭部進行測量，直接可以獲知螺栓實際的載荷力。目前跟金風(fēng)合作已經(jīng)通過了驗收，檢測數(shù)據(jù)基本上達到了預(yù)期的效果。

 

　　產(chǎn)品的應(yīng)用在幾個點，在施工的時候可以進行質(zhì)量驗收，或者在維護的時候，可以進行預(yù)警。通過高精度的實驗室加工，還有100%螺栓拉伸，以及CMC高精度加工，以及競選高強螺栓。現(xiàn)在海上風(fēng)電不同于陸上風(fēng)電，環(huán)境比較惡劣，我們約定了一些制造工藝，已經(jīng)測試了參數(shù)，把螺栓整體的指標往上提升，確保海上風(fēng)電螺栓的使用壽命，以及它的可靠性。今天就講這么多，謝謝各位。

 

　　（發(fā)言由現(xiàn)場速記整理，未經(jīng)本人審閱）