江苏中成紧固技术公司胡绍鑫：风电塔筒锚栓制造质量控制

9月19日，由中国可再生能源学会风能专业委员会主办，中车株洲电力机车研究所有限公司承办，金风科技、远景能源、明阳智慧能源、海装风电、施耐德电气协办的“2019第三届中国风电设备质量与可靠性论坛”在株洲召开。

江苏中成紧固技术发展股份有限公司技术总监胡绍鑫出席大会并发表了题为《风电塔筒锚栓制造质量控制》的主旨演讲。以下为发言全文：

胡绍鑫：各位来宾大家下午好。前面彭部长讲了体系，我觉得逻辑上非常完整，我们这边作为一个风电紧固件提供的厂家，我们也是对可靠性做一个简单的汇报。

主要内容分为三个部分，一是公司及产品介绍，让大家了解一下我们的公司，第二个风电用紧固件产品的流程，第三个是紧固件产品质量可靠性的提升，我们做了哪些工作？

江苏中成是一家生产高强度紧固件研发生产销售的新三板企业，2007年进入风电，做风电的紧固件产品，到目前为止主流产品是地锚锚栓，我们旗下还有一下天津中成，目前生产的规格是M16到M64，目前长度是11.8，12M。目前公司生产4类产品，一是地锚螺栓，塔筒螺栓，叶片螺栓，预埋螺套。我们地锚锚栓，2016年1120台，2017年1499台，2018年我们是2211，今年我们到3500是没有问题的，这是我们的供各大主机厂台，我们跟中车建立了联系，我们已经实现了200台套的供货。

这是我们叶片锚栓的生产线，原材料过来热处理，到导角，包装，我们锚栓目前热处理两条线。这是叶片生产线，也是原材料进来，有车皮矫直，再到热处理，再到表面处理，再到MT，一个表面的处理，到包装。这是预埋螺套，也是一条生产线，我们这边的目前设备是考察了全国所有的厂，设备和工艺上属于优化，设备上比较先进，这是我们一个目前生产的产品情况。

这是我们塔筒螺栓，原材料进来进行剥皮，热处理，倒角，热成型，滚丝，再到成品包装。对于紧固件产品不管你是叶片，塔筒，还是地锚锚栓，都要求产品可靠性，我们公司在三大紧固件这块做了一些工作，首先要从原材料着手，垃圾的产品是生产不出好的产品，在管控这一块也做了很多工作。目前采购的各大钢厂的坯形来讲，它的扎制比，从生产跟检验，还有性能检验来说，扎制比越高，我的合格率是上升的，扎制比越大，它的全截面偏析最少。我们做的疲劳试验，180方的可能出现不合格，大方坯做的基本上都是合格。随着强度越高，氢的敏感性越敏感。在受力过程当中分为四个部分，一是原始状态，裂纹萌生，再到扩展，最后再到断裂，这是我们经常见到最后状态，整个锚栓发生断裂。拿到断裂产品以后，经常会做一个断口分析，失效分析。如果它是有明显的盐晶状态，就是造成了氢质开裂。目前采购和技术规范，我们跟钢厂之间都是有签了定植的协议，必须要有经过真空脱气的过程。

第三个认为是要提高钢材纯净度，降低非金属夹杂物含量，提高整个产品的稳定性。在钢厂这边有四个方面进行了一个技术改善，区别于其他的。钢水，一般的厂有一个铁水预处理技术，第二个采用专用的精炼渣和中间包保护渣更好地吸附夹杂物，第三个改进钙处理和大包软吹工艺，第四要进行氩气保护和液面波动监控，钢包采用下渣检测，减少钢水二次污染。右边这块通过四个方案手段之后，整体的非金属夹杂物含量有了明显下降。我们对钢材的整个夹杂物进行一个面扫分析，可以分析出一定的面老面的，它那一个夹杂物，这是一个尺寸的占比，1到2微米，2到5微米，每一个夹杂物，它的总数，平均尺寸都有一个量的统计。

每类夹杂物通过面扫，扫出在里面的形态，氧化物的硫化钙，尺寸10.8，它的成分组成。第四点我认为是需要减少，降低钢的成分偏析，它的偏析是没有办法杜绝，永远存在，我们只能通过方法降低，买到原材料希望偏析是比较少的。紧固件产品需要一个稳定的力学性能，我们买的原材料，希望中间的偏析方是一个矩形偏析方，化学成分不光要满足国标的标准，我还要在1/2半径打五个光谱，做级差，级差越小证明偏析越好。偏析比较小的通过热处理以后，可以发现它会能得到非常均匀，细小的组织，表面1/2半径基本一致，应该完全没问题，能够满足90%的要求。通过强截面的分布，每一毫米一个HV0.3，打的都是微观组织的一个，打得非常细小，能充分反映出钢材组织的均匀性跟你热处理工艺的稳定性。像我们这一批材料，我们大概一共31个点，对于M48来讲这个标准已经超过了ISO跟3098的一个要求。

第五点我认为是需要降低产品中的缺陷，产品中的缺陷一部分来自于原材料，一部分来自于后续加工，如果紧固件产品有缺陷，我想对于整个风机的可靠性来说是毋庸置疑的。我们一个是内部缺陷，一个是表面缺陷，一个是缩孔，裂纹，表面缺陷有裂纹，折叠，划伤，结疤等。这是我们平时生产中发现的，一脱氧产物，造成的一个中心的大尺寸夹杂物，我们通过右侧的轮毂分析，是氧化铝，是一个脱氧产物，下面也是在钢材的芯部发现有裂纹，通过轮毂分析，发现有氯镁钙的一个夹杂物，形成了钢体内的一个夹杂物，通过杂质发生裂纹的扩展。

第二个就是这个被腐蚀的耐火材料，这边是使用前的状态，这边是使用后的状态，如果控制不当，耐火材料选用不当，它在钢水溶和过程当中，会腐蚀，最终会保留在我们的钢材中。第二类是缩孔，我们风电产品经常有着探伤探出来，就是有芯部的缩孔，发现这个是断断续续，如果这个构成的话，这个主要来源于哪儿？看它就有非常明显的微型的缩孔，通过扎制比不过大，最终会形成一种原材料，通过热处理，它的缺陷也会被放大。

第三个是裂纹。钢厂的边角料有问题，边角裂纹依然被保留，买到它的材料进行热处理，发现裂纹旁边有明显的脱胎，可以看到这个是明显来自于原材料。下面这个是芯部和表面的一个裂纹，有保护渣的成分，如果被留在钢水中通过杂质也会有微裂纹。第四个就是划伤、氧化皮压如入缺陷，第一类划伤是原材料，第二件是来自热处理之后，有可能在工厂内部造成的。第三类探伤发现这个缺陷，通过轮毂分析，这个是一个纯的氧化体，来自于工厂扎制。

针对这么多缺陷怎么控制它，目前我们公司采用的手段就是超声波探伤。目前是两台超声波探测器，这个材料是直线前进，整个整体上看它的探头是这个部位螺旋式旋转，达到100%覆盖这个材料。通常咱们超声波探伤，大家在概念上只能够探内部缺陷，但是在线式的超声波探伤，成分在里面。这是两个探头的探伤区域，我只探头，虚线一内的就是只探内部区域，斜探头，探的区域是内圆到外圆。中间是重叠的，在横界面上达到100%覆盖。

这是整个2018年的热处理车皮后超声探伤情况，我们发现不合格产品有2892只，所以说目前国内对于紧固件这一块的探伤叫做目前都是局限在MT，只能发现表面，内部的70%的缺陷是没有办法发现的。

这是我们发现的一种典型缺陷，中心的，直探头发现的，这是探头发现的，这是表面，这是到1/2半径，这些缺陷都是非常致命，不用做疲劳，简单力学性能，如果能取得这个位置也会这样。我们整个过程中写加强控制，现在买的原材料，都是属于探伤合格材料，也一个级别，A级，有一个/2的要求，材料不可能做到无缺陷，这种产品经过我们热处理之后，里面微小的缺陷在高温冷却过程当中发生扩展，肯定会超过你的标准A级。所以说我们这边建议所有的UT在热处理之后做效果会更加明显。

这是我们做的一个验证过程，热处理之前它有缺陷，但是不超标，经过热心处理之后，这个部位已经超标，属于不合格产品。目前探伤这一块，国外也风电行业，他们一直采用的标准是欧洲的EN10308，目前跟我们国内国标的4162，A级标准相当，目前我们公司采用的也是A级探伤。汇报结束，谢谢大家。

（标题为编者所加，文字未经发言嘉宾本人审阅。）