大型风力发电机组用锻造主轴的检验要求、主要缺陷及其预防措施研究.pdf
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1、中文科技期刊数据库(引文版)工程技术 24 大型风力发电机组用锻造主轴的检验要求、主要缺陷及其预防措施研究 王恩健 王 兵 中车山东风电有限公司,山东 济南 250104 摘要:摘要:风力发电机组用锻造主轴是由钢锭经锻压、热处理、加工、防腐涂装等多道工序制作而成。它是连接风轮与齿轮箱或发电机的重要关键部件,在机组运行过程中,其不断受到由轮毂传递过来的周期性载荷与随机载荷的综合作用,同时,还要经受传动链自身的扭转振动等载荷,它是风力发电机组中受力最为复杂,可靠性要求最高的关键部件之一。介绍了大型风力发电机组用主轴的分类、检验要求;总结了锻造主轴在加工过程中易出现的质量缺陷,并提出了一系列的控制措
2、施,包括化学成分、工艺、原材料等。关键词:关键词:检验要求;质量缺陷;控制措施 中图分类号:中图分类号:TM7 0 引言 风力发电机组用锻造主轴是由钢锭经锻压、热处理、加工、防腐涂装等多道工序制作而成。它是连接风轮与齿轮箱或发电机的重要关键零部件,在整个风力发电机组的运行过程中,不断的受到周期性载荷与随机性载荷的综合作用,同时,还要承受传动链在运行过程中自身的扭转振动等产生的载荷,它是风力发电机组中受力最为复杂,可靠性要求最高的关键零部件之一。由于需要常年在恶劣环境下运行,且更换成本高,因此对其生产质量要求非常严格。1 分类 风电主轴大致可以按以下三种方法分类:表 1 主轴检验方式 序号 工序
3、名称 检验项目 检验描述 检验方式 H W R 1 原材料入厂 材料检验报告单 文件审核 2 钢锭铸造 锻造比 文件审核 3 热处理 锻后热处理 现场见证+文件审核 4 探伤检查 探伤人员资质 文件审核 超声波 停工待检+现场见证+文件审核 探伤报告 文件审核 5 理化试验 取试块 现场见证 化学成分 文件审核 金相试验 现场见证+文件审核 力学性能(抗拉强度、屈服强度、延伸率、冲击试验)现场见证+文件审核 6 探伤检查 超声波、磁粉探伤 停工待检+现场见证+文件审核 探伤报告 文件审核 7 精加工 三坐标或激光跟踪检测全部尺寸 停工待检+现场见证+文件审核 关键尺寸 现场见证+文件审核 8
4、探伤检查 磁粉探伤 停工待检+现场见证+文件审核 9 油漆防腐 油漆质保书 文件审核 喷砂质量检查 现场见证+文件审核 附着力检查 现场见证+文件审核 干膜厚度检查 现场见证+文件审核 10 最终验收 外观良好、资料齐全 停工待检+现场见证+文件审核 中文科技期刊数据库(引文版)工程技术 25 按照匹配的风力发电机组整机的功率可以分为:1.5MW 主轴、2.0MW 主轴、2.5MW 主轴、7.5MW 主轴等;按照生产方式可以分为:锻造主轴、铸造主轴;按照装配整机的类型可以分为双馈异步风电机组用主轴与永磁直驱式风力发电机组用主轴。目前最常见的为锻造主轴。2 检验要求 2.1 检验方式 锻造主轴的
5、检验方式为全程监造,检验项点按照重要程度可以划分为停工待检点(H 点)、现场见证点(W 点)、文件见证点(R 点)三种。停工待检点项目必须有现场监造人员参加,现场检验并签证后,才能转 入下道工序。现场见证点应由现场监造人员在场。文字见证项目由现场监造人员查阅制造厂的检验、试验记录。2.2 检验流程及检验细则 2.2.1 检验流程 图 1 检验流程图 表 2 主轴检验细则 序号 工序 检验项目 控制类别 质量标准 检验比例 检验方法 检验工具 见证 文件 人员资 质审查 无损检测人员资格 重要项点 无损检测人员必须持有劳动部门颁发的无损检测人员技术等级鉴定书,II 级证以上人员才能出检测报告。1
6、00%查阅各项证明文件 目视 证书 设备状态确认 检验检测设备、试验设备状态 重要项点 状态良好,在检定周期内。100%查阅各项证明文件 目视 外购件检验 油漆 重要项点 质量文件齐全,品牌符合要求。每批次检验 查阅各项证明文件 目视 出厂报告 钢锭铸造 冶炼方式 重要项点 锻件用钢采用电炉或氧气转炉、炉外精炼以及真空脱气冶炼的镇静钢。钢锭冶炼要求:电炉+炉外精炼+真空处理 首件 查阅各项证明文件 目视 出厂报告 加热锻造 锻造比 重要项点 毛坯经过墩粗预锻时,锻造比不得小于 1.6:1;锻件经过无缝碾轧成型时,总锻造比不得小于 4:1。文件100%查阅各项证明文件 目视 检验报告 结构形式
7、重要项点 钢锭质量较好端(水口端)为法兰端。查阅各项证明文件 目视 检验报告 锻后热处理 热处理 关键项点 正火+回火 实物10%文件100%根据文件监视过程 目视 热处理报告 试棒取样 位置、数量 关键项点 取样位置、数量符合技术协议要求 10%根据文件监视过程 目视 理化试验 化学成分 重要项点 符合技术协议要求,见表 3。20%查阅各项证明文件,并实验室见证试验过程 目视 检验报告 力学性能 关键项点 符合技术协议要求,见表 4。20%目视 检验报告 金相组织 关键项点 晶粒度按照 GB/T6394-2002 标准进行材料平均晶粒度检验,检验结果 N6 级。带状组织不大于 2 级,按照G
8、B/T13299 的规定判定。非金属夹杂物按照GB/T10561-2005 标准,具体见表5。20%显微镜 检验报告 中文科技期刊数据库(引文版)工程技术 26 2.2.2 检验细则 见表 3、表 4、表 5、表 6.表 6 非金属夹杂物 A 类 B 类 C 类 D 类 DS类 细系 粗系 细系 粗系 细系 粗系 细系 粗系 粗系 2 1 2 1 2 1 2 1 1 注:A 细+B 细+C 细+D 细6;A 粗+B 粗+C 粗+D 粗3.5。3 常见缺陷及预防措施 根据检验,目前风力发电机组用锻造主轴常见的缺陷有组织偏析、缩孔与疏松、气泡、白点等。3.1 组织偏析 合金中各组成元素在结晶时分布
9、不均匀的现象称为偏析。偏析使主轴的力学性能降低,易导致热裂和冷裂,降低主轴的耐蚀性,严重时会导致主轴因性能不合格或断裂而报废或失效。一般来说偏析分为枝晶续表 3 主轴检验细则 序号 工序 检验项目 控制类别 质量标准 检验比例 检验方法 检验工具 见证 文件 无损探伤 超声波 关键项点 JB/T4730.3-2005 的 1 级要求或者 EN10228-3:1998 的 3 级 100%查阅检测报告,利用超声波探伤仪实物探伤 超声波探伤仪 超声波探伤检测报告 磁粉 关键项点 JB/T4730.3-2005 的 1 级。100%查阅检测报告,利用磁粉探伤仪实物探伤 磁粉探伤仪 磁粉探伤检测报告
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