风电用高强度螺栓常见断裂原因分析

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1、风电用高强度螺栓常见断裂原因分析风电用高强度螺栓常见断裂原因分析吉昌兵(东方汽轮机有限公司，四川德阳，618000)摘要：为减少风场常用高强度螺栓产生断裂失效，通过金相检验、拉伸性能检测、硬度测定、扫描电镜断口检测等手段，对几种常见的失效原因进行分析，总结出风电用高强度螺栓断裂的常见原因有：螺栓机械性能不合格、螺栓机械加工质量不符合要求、热处理制度不合理、加工工序不合理、原材料存在碳偏析、装配扭矩过大、表面脱碳等。关键词：螺栓，机械性能，机械加工，扭矩，脱碳中图分类号：TG156文献标识码：B文章编号：1674-9987（2014）01-0060-05DOI:10.13808/j.cnk

2、i.issn1674-9987.2014.01.011CommonFractureReasonsAnalysisofHighStrengthBoltsUsedforWindPowerJiChangbing（DongfangTurbineCo.,Ltd.,DeyangSichuan,618000）Abstract：Inordertoreducethefracturefailureofhighstrengthboltscommonlyusedinwindfield,weanalyzedthereasonofsev-eralcommonfracturefailurebyfracturedete

3、ctionmeans:metallographicexamination,tensilepropertiestesting,hardnesstesting,andscanningelectronmicroscopy（SEM）.Thispapersummarizedthatmainfracturereasonsofhighstrengthboltsusedforwindpower:unqualifiedboltmechanicalproperties,unstandardizedboltsmechanicalprocessingquality,unreasonableheattreatme

4、ntsys-tem,unreasonableprocessingprocedure,carbonsegregationinrawmaterial,toohighassemblytorque,surfacedecarburizationetc.Keywords：bolts,mechanicalproperties,mechanicalprocessing,torque,decarburization0引言高强度螺栓在风力发电机上的应用十分广泛。叶片、塔筒、齿轮箱、控制系统等关键部件的联接和锁紧均采用高强度螺栓，因此，保证这些联接紧固件的正常运行，是风力发电机系统正常运行的重要条件。本文利

5、用现代检测手段对上述部位断裂的高强度螺栓进行了综合检测，通过对断裂原因的分析讨论，总结出风电用高强度螺栓断裂的常见原因有：螺栓机械性能不合格、螺栓机械加工质量不符合要求、热处理制度不合理、加作者简介：吉昌兵（1981-），男，工程师，2003年毕业于东北大学材料物理系，现就职于东方汽轮机有限公司材料研究中心长寿命高温材料四川省重点实验室，主要从事汽轮机材料理化检测工作。工工序不合理、原材料存在碳偏析、装配扭矩过表1主要化学成分分析wt%机械加工质量引起螺栓断裂联接螺栓）（风电叶片1大、表面脱碳等，为关键部位联接螺栓的设计、加工和安装提供了合理的依据。成分C1#0.37实测2#0.3

6、6标准0.38～要求0.45Si0.260.260.17～0.37Mn0.800.810.50～0.80Cr0.960.960.90～1.20Mo0.170.170.15～0.251.1样品性能测试及断口分析所选螺栓样品材质为42CrMoA，强度等级为10.9级的风电叶片联接螺栓。从图1所示的宏观图片及图2的断口分析图片看，断口为典型的疲从表1可以看出，除C含量较标准值稍微偏低外，其他化学成分含量均在标准范围内，不影响螺栓性能。表2力学性能测试劳断口，断口无缩颈。通过对断裂螺栓进行失效分析，认为螺栓表面加工质量差，刀痕明显，螺试样编号Rp0.2拉伸试验RmAZ冲击KV2

7、纹根部留下的刀痕是螺栓断裂的主要原因。断裂螺栓同批完好标准要求（MPa）975955≥940（MPa）10601060≥1040（%）15.017.5≥9（%）62.562.0≥48（J）848686897986≥20从表2可以看出，样品各项力学性能均优于标准值。表3硬度均匀性检测结果（HV0.3）试样编号断裂螺栓135923563338435853336360图1断口宏观照片同批完好35933133135