Javítása afáradtságállósága Q355DAz acél a szélturbinatornyok gyártásában sokrétű mérnöki kihívás-. Míg maga a Q355Djó szívósságot kínál -20 fokon, fáradási teljesítménye a szélturbina könyörtelen, nagy-ciklusú, változó amplitúdójú terhelése mellett kiemelkedően fontos a szerkezet 20-25 éves tervezési élettartama szempontjából.
A hangsúlyt a feszültségkoncentráció minimalizálására, az anyag integritásának megőrzésére és a hibátlan gyártás biztosítására kell helyezni.
Íme egy átfogó stratégia:
1. Optimalizálás tervezése a stresszkoncentráció csökkentésére
Ez a leghatékonyabb módja a rendszer fáradtságállóságának javításának.
Optimalizált metszetátmenetek: Használjon fokozatos kúposodást a kúpos toronyszakaszokban a hirtelen átmérőváltozások helyett. Minden geometriai átmenetnek nagy sugarúnak kell lennie.
Karima és ajtónyílás kialakítása: A feszültség újraelosztása érdekében erősítse meg az ajtó-, akna- és elektromos behatoló nyílásokat kettős lemezekkel vagy kovácsolt/sajtolt gyűrűkkel. Kerülje az éles sarkokat; használjon lekerekített nyílásokat.
Belső platformcsatlakozások: Tervezzen platformokat és belső létrákat rugalmas csatlakozásokkal (pl. résekkel, rugalmas rögzítéssel), hogy megakadályozzák, hogy nem szándékos teherhordó elemekké váljanak, amelyek helyi feszültség "forró pontokat" hoznak létre a torony falában.
2. Gyártás és hegesztés: A kritikus fázis
A fáradási repedések szinte mindig a hegesztéseknél keletkeznek. Ezért a hegesztés minősége és részletessége minden.
A. Hegesztési kötés tervezése és előkészítése
Teljesen áthatoló hegesztések: Használjon két-oldalas tompahegesztést (vagy egyoldalas-hátrafutással és hát-metszéssel) az összes elsődleges kerületi (vízszintes) és hosszanti (függőleges) varrathoz. Nincsenek sarokvarratok az elsődleges terhelés átviteléhez.
Hegesztési profil szabályozása: sima, homorú hegesztési sapkaprofilt érhet el, finom átmenettel az alapfémhez (a hegesztési ujjak csiszolása kötelező). Ez csökkenti a stresszkoncentrációs tényezőt (Kt).
Illesztés-pontosság: Biztosítsa a lemezek pontos igazítását. Az eltolódás (hi{2}}lo) súlyos másodlagos hajlítási feszültségeket okoz, ami a fáradtság fő gyilkosa. A tűrésnek a lemezvastagság 10%-ánál vagy 2 mm-nél kisebbnek kell lennie, attól függően, hogy melyik a kisebb.
B. Hegesztési folyamat és eljárás ellenőrzése
Eljárás kiválasztása: Használjon merülőíves hegesztést (SAW) a hosszirányú/kerületi varratokhoz. Mély behatolást, kiváló minőséget és kiváló profilkonzisztenciát biztosít. A Gas Metal Arc Welding (GMAW) kisebb hegesztésekhez alkalmas.
Szigorú WPS-követés: Kövesse a minősített hegesztési eljárás előírásait (WPS) szabályozott, közepes hőbevitellel, hogy elkerülje a nagy, rideg hőhatású zónát (HAZ).
Hidrogénszegény-gyakorlat: Használjon kiégett elektródákat/folyasztószereket a hidrogén-kiváltotta repedés megelőzésére, ami a fáradtság kiváltójaként működik.
C. -Hegesztés utáni kezelés (a legközvetlenebb javítás)
Lábujjcsiszolás: nem{0}}tárgyalható. Köszörülje meg az összes hosszirányú és kerületi hegesztési lábujjat, hogy eltávolítsa az alámetszéseket, a salakbehatolást, és sima sugarat hozzon létre. Ez 30-50%-kal növelheti a kifáradási szilárdságot.
Tisztítási módszerek: Kritikus ízületeknél alkalmazza:
Kalapácsolás: Lekerekített szerszám használata a hegesztési szár plasztikus deformálására, előnyös nyomómaradék feszültségek előidézésére.
Nagy-frekvenciás ütéskezelés (HiFIT)/Ultra Sonic Impact Treatment (UIT): olyan fejlett technikák, amelyek mély, stabil nyomófeszültség-réteg létrehozásával és a felületi mikrostruktúra finomításával mélyen megnövelik a fáradtság élettartamát.
3. Anyag- és gyártási minőség-ellenőrzés
Lemez minősége: Adja meg a "Z-direction" (vastagságon keresztül) (pl. Z15, Z25) tulajdonságokat (pl. Z15, Z25), hogy megakadályozza a lamellás szakadást erősen korlátozott illesztéseknél (például karimás gyűrűknél).
Mérettűrések: A lemezek síkságának és hengerességének szigorú szabályozása a "ki-a-kerekség" és a korrekciós erők szükségességének minimalizálása érdekében a felállítás során.
Roncsolásmentes tesztelés (NDT):
Az összes tompahegesztés 100%-os ultrahangos tesztelése (UT).
Mágneses részecskék tesztelése (MT) minden hegesztési lábnál köszörülés után.
Ez biztosítja, hogy ne legyenek{0}}repedést okozó hibák.
4. Szerelési és-üzemi megfontolások
Csavar előfeszítés szabályozása: A karimás toronycsatlakozásokhoz használjon hidraulikus feszítőket vagy kalibrált nyomatékkulcsokat, hogy biztosítsa a csavarok egyenletes, nagy előfeszítését. Ez biztosítja, hogy a karima felületei működés közben összenyomva maradjanak, súrlódás útján átadják a terhelést, és megóvják a csavarokat a kifáradástól.
Korrózióvédelem: A bevonatrendszer karbantartása. A korróziós gödrök erős kifáradási repedésindítók. A „D” fokozatú szívósság nem releváns, ha lyukkorrózió lép fel.
Fáradtság-élettartam-növelési stratégia összefoglaló táblázata
| Színpad | Kulcsművelet | A fáradtság javításának mechanizmusa |
|---|---|---|
| Tervezés | Optimalizálja a geometriát; használjon nagyvonalú sugarakat; erősítse meg a nyílásokat. | Csökkenti a szerkezeti feszültségkoncentrációs tényezőt (K_s). |
| Gyártás (hegesztés) | Használjon teljes -behatoló tompahegesztést; biztosítsa a tökéletes igazítást. | Megszünteti a részleges behatolásból vagy eltolódásból adódó bevágásokat. |
| Hegesztési kezelés-után | Csiszolja le az összes hegesztési lábujjat sima profilra. Alkalmazzon HFIT/UIT peeninget. | 1. Csökkenti a geometriai feszültségkoncentrációt (K_t). 2. Mély nyomó-maradékfeszültséget idéz elő, ellensúlyozva a húzó-fáradási terheléseket. |
| Minőségellenőrzés | a hegesztési varratok 100%-a UT/MT; vastag lemezekhez adja meg a Z-minőségű acélt. | Megszünteti azokat a belső hibákat (salak, repedések), amelyek repedést okoznak. |
| Erekció | Biztosítsa a csavarok egyenletes, nagy előfeszítését a karimás csatlakozásokban. | Átviszi a terhelést a súrlódáson, az árnyékoló csavarokon és a karimán keresztül a ciklikus feszültségtől. |
Következtetés
Nem módosíthatja a Q355D nem nemesfém belső S-N görbéjét (feszültség vs. ciklusok a meghibásodásig). Ezért a teljes stratégia annak biztosítása, hogy a végső szerkezet a lehető legközelebb legyen az alapfém belső kifáradási határához.
Ez a következőkkel érhető el:
Stressznövelők tervezése.
Tökéletes hegesztési varratok készítése, majd azok javítása orrcsiszolással és kivágással.
Szüntelenül ellenőrzi a hibákat.
Szélturbina tornyok esetén a kerületi varratok toronyszegmenseinek végein (ahol a legnagyobb a hajlítónyomaték) végzett -hegesztési varratkezelés (csiszolás + levágás) gyakran a legköltséghatékonyabb intézkedés a kifáradási élettartam drámai meghosszabbítására. Ezt a folyamatot gyakran előírják a fejlett toronygyártási szabványok és a nagyobb turbinagyártók.