黃嘉樂,錢 錕,韓 波

 (上海寶冶工程技術(shù)有限公司,上海 ２００９４１) 

摘 要:通過宏觀檢驗(yàn)、化學(xué)成分分析、力學(xué)性能試驗(yàn)、金相檢驗(yàn)及能譜分析等方法對(duì)10.9級(jí)高 強(qiáng)螺栓斷裂原因進(jìn)行了分析.結(jié)果表明:在螺栓鐓頭成型工序中,頭部R 角部位產(chǎn)生折疊微裂紋, 形成了早期裂紋源;在服役過程中,螺栓長(zhǎng)期受交變工作應(yīng)力作用,使得微裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展,最終導(dǎo) 致高周疲勞斷裂.最后提出了相應(yīng)的預(yù)防措施. 

關(guān)鍵詞:10.9級(jí)螺栓;高周疲勞;斷裂;折疊微裂紋;氧化皮 中圖分類號(hào):TG１１５．２ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B 文章編號(hào):１００１Ｇ４０１２(２０１９)１０Ｇ０７１８Ｇ０４

螺栓連接是塔筒、齒輪箱、葉片、發(fā)電機(jī)等眾多 風(fēng)電設(shè)備基礎(chǔ)構(gòu)件的一種重要緊固方式,螺栓的安 全性與可靠性影響著整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的使用壽命. 風(fēng)機(jī)塔筒是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔桿,主要起支撐作用,同 時(shí)可以吸收機(jī)組振動(dòng),多節(jié)塔筒通過高強(qiáng)螺栓連接 緊固后達(dá)到預(yù)定高度. 

某風(fēng)場(chǎng)于２０１３年初使用精度檢定合格的定扭 力扳手 安 裝 了 風(fēng) 機(jī) 塔 筒 法 蘭 螺 栓,安 裝 扭 矩 為 ５８００N??m.２０１６年５月,塔筒爬梯位置附近的１根 螺 栓 斷 裂 于 頭 部. 該 螺 栓 規(guī) 格 為 M４８ mm × ３１０mm,級(jí) 別 為 １０．９ 級(jí),批 號(hào) 為 １２０４,材 料 為 ４２CrMoA 鋼.螺栓主要生產(chǎn)工藝為:退火→拉拔→ 下料→鐓頭成型→熱處理(調(diào)質(zhì),具體參數(shù)不詳)→ 滾絲→達(dá)克羅. 

為查明該螺栓的斷裂原因,加強(qiáng)對(duì)其安全性和 可靠性的控制,消除安全隱患,保證風(fēng)機(jī)正常、平穩(wěn) 的運(yùn)行,筆者通過一系列理化檢驗(yàn)方法對(duì)其斷裂原 因進(jìn)行了分析. 

１ 理化檢驗(yàn) 

１．１ 宏觀檢驗(yàn) 

斷裂螺栓的宏觀形貌如圖１所示.可見螺栓斷 裂于頭部R 角部位,螺桿及螺紋部位未見明顯的塑 性變形.由圖２可見,斷口宏觀形貌較平整,整體呈 灰色,局部有斑點(diǎn)狀銹蝕痕跡;可明顯觀察到裂紋源 區(qū)、裂紋擴(kuò)展區(qū)及瞬斷區(qū).