大型風(fēng)電塔架Q355法蘭鍛件研究

發(fā)布時(shí)間：2021-07-30 人氣：

某公司是專業(yè)生產(chǎn)環(huán)形鍛件的廠家，大型風(fēng)電法蘭是其主導(dǎo)產(chǎn)品，具備生產(chǎn)直徑8m大型環(huán)件的能力。近期某公司承接的8MW海上風(fēng)電塔架法蘭直徑為6.9m,內(nèi)孔6.1m,法蘭截面寬度400mm,厚度190mm。此法蘭用于118m海上風(fēng)電塔架底座基礎(chǔ)環(huán)的法蘭連接。海上風(fēng)電法蘭的服役條件比陸上風(fēng)塔法蘭還要惡劣，法蘭需承載復(fù)雜的應(yīng)力負(fù)荷，以適應(yīng)低溫、海上風(fēng)浪、臺(tái)風(fēng)、暴雨等惡劣氣候的風(fēng)源襲擊，使風(fēng)電機(jī)組的塔架構(gòu)件，受到葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)負(fù)載及隨機(jī)風(fēng)載荷的共同作用，這時(shí)風(fēng)電機(jī)組的零部件安全運(yùn)行面臨著嚴(yán)峻考驗(yàn)。所以，風(fēng)電塔架法蘭產(chǎn)品的設(shè)計(jì)選材，除考慮材料的強(qiáng)度和工藝性能及安全運(yùn)行外，還應(yīng)充分考慮材料的低溫沖擊韌度這一重要指標(biāo)。
大型風(fēng)電塔架法蘭鍛件，一般采用Q355鍛制，此鋼為低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，含碳量低，錳是主要的強(qiáng)化元素，并加入了少量的細(xì)化晶粒元素。此次生產(chǎn)的海上風(fēng)電塔架法蘭用鋼化學(xué)成分及技術(shù)要求。

  為保證法蘭鍛件的低溫韌度，在鋼冶煉時(shí)，需嚴(yán)格控制鋼中磷、硫的含量，有效降低鋼中夾雜物含量。嚴(yán)格限制鋼中的“五害”元素：鉛（Pb)、錫 (Sn)、砷（As)、銻（Sb)、鉍 (Bi),這些低培點(diǎn)的元素如果在鋼中存在，因?yàn)槿芙舛榷己苄。Ｓ嗔考捶植加诰Ы缟希撛诩訜釙r(shí)，就會(huì)被熔化而使鋼的塑性和韌性大幅降低。
  要使大型風(fēng)電法蘭鍛件能夠滿足技術(shù)條件的高要求，除嚴(yán)格控制鋼錠的化學(xué)成分，殘余有害元素含量，降低鋼中的夾雜物外，還要策劃嚴(yán)格的鍛造工藝流程，保證鍛件獲得足夠的鍛造比，打碎鋼中的樹枝晶，充分壓實(shí)鍛透內(nèi)部金屬，減少鍛件內(nèi)部缺陷，提高內(nèi)部金屬的致密程度。
  某公司安排鍛造工藝流程為在100MN油壓機(jī)上進(jìn)行鍛造，經(jīng)鐓拔、沖擴(kuò)孔、平整等工序，再轉(zhuǎn)到8m輾環(huán)機(jī)上進(jìn)行輾擴(kuò)成形。鍛件鍛造比達(dá)到10.5。輾環(huán)時(shí)嚴(yán)格控制終鍛溫度，也起到了細(xì)化晶粒的效果。

  大型風(fēng)電法蘭鍛制輾壓成形后，在井式電阻爐中進(jìn)行加熱加熱溫度910℃，保溫時(shí)間為5h,出爐后進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。具體熱處理工藝。
  該工件熱處理工藝要求，鍛件加熱至650℃保溫1.5?2h,消除溫差力,650℃以上快速升溫，迅速通過相變溫度，增加鋼在相變時(shí)的過熱度，提高奧氏體的形核率，從而達(dá)到細(xì)化奧氏體晶粒的目的。910X：保溫后，出爐迅速移至風(fēng)場(chǎng)內(nèi)，進(jìn)行吹風(fēng)+ 噴霧的強(qiáng)制冷卻，提高冷卻速度，為使工件冷卻均勻，工件在風(fēng)場(chǎng)內(nèi)不停旋轉(zhuǎn)，直到冷卻結(jié)束。
  熱處理后的工件，本體取樣檢測(cè),鍛件金相組織檢驗(yàn)，縱、橫向的金相組織均為均勻細(xì)小的珠光體+鐵素體組織，晶粒度：縱向8.9級(jí)，橫向9.3級(jí)，沒有明顯帶狀。
  大型風(fēng)電法蘭鍛件的力學(xué)性能-縱向抗拉強(qiáng)度的平均值較技術(shù)要求的低限值髙出21.2%，屈服強(qiáng)度的伸長(zhǎng)率的平均值較技術(shù)要求高出 51%,沖擊吸收能量平均值較技術(shù)要求高出129.8%。
  大型風(fēng)電法蘭鍛件實(shí)物的力學(xué)性能數(shù)據(jù)中，法蘭強(qiáng)度、塑性、韌性指標(biāo)都非常好，強(qiáng)韌性匹配優(yōu)良，綜合力學(xué)性能完全滿足客戶技術(shù)要求，而且鍛件的各向異性差異不大。
  大型海上風(fēng)電法蘭的生產(chǎn)，首先要保證原材料的質(zhì)量，鋼在冶煉時(shí)選用適當(dāng)?shù)拿撗鮿档弯撝械难趸铮岣咪摰募儍舳龋瑴p少鋼中的非金屬夾雜物，嚴(yán)格控制有害元素的含量。同時(shí)還要加人適量的細(xì)化晶粒元素，獲得鎮(zhèn)靜的本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。
  法蘭在鍛造時(shí)，要保證足夠的鍛造比，充分壓實(shí)鍛透內(nèi)部金屬，增加內(nèi)部金屬的致密度，嚴(yán)格控制加熱溫度，防止鍛件產(chǎn)生嚴(yán)重過熱組織、粗晶和混晶。
  熱處理時(shí)升溫到650℃時(shí)，根據(jù)法蘭截面大小適當(dāng)保溫，然后按爐子功率快速加熱通過Ac,過熱度，來提尚奧氏體的形核率，達(dá)到細(xì)化奧氏體晶粒的目的。出爐后采取控冷措施，強(qiáng)化正火冷卻速度，從而提高產(chǎn)品的強(qiáng)韌性。

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