一種風電基礎用預應力錨栓及其感應加熱熱處理方法

2023-12-10 16:42:12

一種風電基礎用預應力錨栓及其感應加熱熱處理方法
【專利說明】
[0001]技術領域:本發明涉及風能基礎用M36以上規格使用疲勞壽命為20年以上錨栓的熱處理方法。
[0002]技術背景:中國目前風能產業發展迅速，風能風塔基礎的穩固性和使用壽命關係到風能投資的成敗。風塔基礎錨栓質量好壞在風塔基礎中至關重要。
[0003]在風能建設中風能基礎建設技術是風能工程中的一項關鍵技術。地基地質構造也是千變萬化，隨著風能產業建設加大，風場地質條件會更加複雜，耦合震動是影響風塔質量和效果的一個主要因素，採用何種加固方式才能確保風塔的安全使用以及後期工作的安全維護，是困擾廣大工程技術人員的一大技術難題。
[0004]目前國內風塔錨栓，普遍採用的是熱乳不連續淬火油冷卻和回火油或水冷卻得至IJ。這種生產工藝生產的錨栓往往規格一長平直度就差，脫碳層大，疲勞壽命不長，產品性能離散度大，不能滿足風能基礎建設的發展需要。
[0005]隨著風場建設擴大，風力發電機組發電量增大，一些風場地質條件惡劣，風塔基礎穩固也越來越困難。例如江蘇大豐6兆瓦機組選在海邊。這裡地質條件差，溼度大，鹽霧高。亟需尋找一種新型的高強度、平直度好，規格大，疲勞壽命高，性能離散度小的錨栓來滿足耦合振動條件下的風塔基礎建設。風塔錨栓預緊力要求比較高，由於風塔錨栓規格長，若錨栓平直度不高會導致施工誤差加大，施加預緊力後會產生表面微裂紋，耐腐蝕性能就差，錨栓使用壽命降低。為保證基礎長期穩固，錨栓的強度、平直度、耐疲勞壽命及性能離散度要求高以滿足風電基礎需求。
[0006]我們最新研發的感應加熱熱處理方法生產的大規格、高平直度、高疲勞壽命、性能離散度小的預應力高強度錨栓能夠解決耦合震動條件下風電基礎錨固難題。這種新型錨栓是用合金結構鋼為原料經過感應熱處理工藝得到的，具有晶粒細，平直度好，無完全脫碳層，疲勞壽命高，大氣環境下提高防腐能力，性能離散度小，錨栓規格大(M36、M39、M42、M48、M56、M64、M72)強度高(8.8、9.8、10.9、12.9 級)等綜合優點。
[0007]
【發明內容】
:本發明的目的是提供一種具有強度高，低溫衝擊功高，平直度好，無完全脫碳層，疲勞壽命高，性能離散度小，大氣環境下提高防腐能力的預應力大規格錨栓杆體，以滿足風塔在耦合震動條件下基礎穩定耐久難題要求。
[0008]為實現這一目的，本發明提供了如下方案:以熱乳合金結構圓鋼為原料，進行特殊熱處理。
[0009]熱處理包括調質感應加熱淬火和回火工藝使金屬晶粒細化到9-11級，大氣環境下提高防腐能力，低溫衝擊功提高；淬回火加熱後無保溫過程以減少脫碳，實現無完全脫碳層；採用與傳統工藝相同的鋼種為原料，熱處理調質感應加熱淬火和回火工藝比傳統調質工藝可生產高一級別螺栓產品，如傳統調質工藝生產8.8級螺栓而用相同鋼種新工藝可生產9.8級螺栓；熱處理調質感應加熱淬火和回火工藝實現了微張力狀態下熱處理，保證了長件產品的平直度小於0.4% ;採用該工藝與傳統調製工藝相比，螺栓疲勞壽命由200萬次升到1000萬次以上，產品性能穩定，離散度小。
[0010]成品風電基礎用錨栓公稱直徑為36-72毫米，長度為1-25米。
[0011]本發明的優勢在於杆體高強度，低溫(_40°C )衝擊功AKV2值在50焦耳以上，高平直度，大氣環境下耐腐蝕，特別是高衝擊地壓等瞬間強力動載荷及耦合震動的破壞給基礎錨栓帶來的嚴重的困難，使風電基礎能夠延長使用壽命，提高投資回報率。
[0012]實施方式:下面結合實例介紹本發明的【具體實施方式】:
[0013]實例I風能基礎用8.8級M56錨栓
[0014]選擇一種35CrMo原料，直徑53mm長度5.6m熱乳圓鋼，在連續不間斷式中頻加超音頻感應加熱爐中加熱，溫度920°C，水冷淬火，回火溫度610°C，水冷至室溫，截成所需錨栓長度。
[0015]該鋼筋經以上生產工藝熱處理後，零下40度衝擊功AKV2值為81焦耳，屈服強度為827Mpa、抗拉強度Rm值為953Mpa，斷後伸長率A值達到16%。
[0016]實例2風能基礎用10.9級M48錨栓
[0017]選擇一種42CrMo原料，直徑45mm熱乳圓鋼，在連續不間斷式中頻加超音頻感應加熱爐中加熱，溫度930°C，水冷淬火，回火溫度650°C，水冷至室溫，截成所需錨栓長度。
[0018]該鋼筋經以上生產工藝熱處理後，零下40度衝擊功AKV2值為70焦耳，屈服強度為980Mpa、抗拉強度Rm值為1120Mpa，斷後伸長率A值達到13.5%。
[0019]實例3風能基礎用10.9級M56錨栓
[0020]選擇一種42CrMo原料，直徑53mm熱乳圓鋼，在連續不間斷式中頻加超音頻感應加熱爐中加熱，溫度925°C，水冷淬火，回火溫度630°C，水冷至室溫，截成所需錨栓長度。
[0021]該鋼筋經以上生產工藝熱處理後，零下40度衝擊功AKV2值為75焦耳，屈服強度為970Mpa、抗拉強度Rm值為1080Mpa，斷後伸長率A值達到12%。
【主權項】
1.風電基礎用大規格長壽命預應力錨栓的熱處理工藝，其特徵在於:熱處理包括調質感應加熱淬火和回火工藝。2.權利要求1淬回火加熱後無保溫過程。3.權利要求1淬火和回火之間無時間間隔。4.熱處理調質感應加熱淬火和回火工藝生產線上裝備有控制裝置實現微張力狀態下熱處理。5.以合金結構鋼為原料，採用權利要求1，2，3所述工藝生產8.8,9.8，10.9，12.9級風能基礎用預應力錨栓。
【專利摘要】本發明公開了一種風電基礎用預應力錨栓及其感應加熱熱處理方法。該錨栓杆件直徑36-72毫米；長度1-25米，外形為光圓；原料為合金結構鋼；採用調質感應加熱淬火和回火熱處理工藝，使金屬晶粒細化到9-11級；淬回火加熱後無保溫過程以減少脫碳，實現無完全脫碳層；採用與傳統工藝相同的鋼種，熱處理調質淬火和回火感應加熱工藝比傳統調質工藝可生產高一級別螺栓產品，如傳統調質工藝生產8.8級螺栓而用相同鋼種新工藝可生產9.8級螺栓；熱處理連續調質淬火和回火感應加熱工藝實現了微張力狀態下熱處理保證了長件產品的平直度；採用該工藝與傳統調製工藝相比螺栓疲勞壽命由200萬次上升到1000萬次以上。
【IPC分類】C21D1/25, C21D9/00
【公開號】CN105714034
【申請號】CN201510119914
【發明人】範玫光, 孫本榮, 周光平, 趙連和, 丁吉, 董本令, 胡克寧
【申請人】範玫光