Uzlabojotnoguruma pretestībano Q355Dtērauds vēja turbīnu torņu ražošanā ir daudzpusīgs inženiertehnisks izaicinājums. Kamēr pats Q355Dnodrošina labu izturību pie -20 grādiem, tā noguruma veiktspēja nerimstošā, augsta-cikla, mainīgas amplitūdas vēja turbīnas slodzē ir vissvarīgākā konstrukcijas 20–25 gadu projektētā kalpošanas laikā.
Galvenā uzmanība jāpievērš sprieguma koncentrācijas samazināšanai, materiāla integritātes saglabāšanai un nevainojamas izgatavošanas nodrošināšanai.
Šeit ir visaptveroša stratēģija:
1. Dizaina optimizācija, lai samazinātu stresa koncentrāciju
Tas ir visefektīvākais veids, kā uzlabot sistēmas izturību pret nogurumu.
Optimizētas sekciju pārejas: pēkšņu diametra izmaiņu vietā izmantojiet pakāpeniskus konusveida torņu daļas. Visām ģeometrijas pārejām jābūt dāsniem rādiusiem.
Atloka un durvju atvēršanas dizains: pastipriniet durvju, lūku un elektriskās caurlaides atveres ar dubultplāksnēm vai kaltiem/presētiem gredzeniem, lai pārdalītu spriegumu. Izvairieties no asiem stūriem; izmantojiet noapaļotas atveres.
Iekšējie platformas savienojumi: projektējiet platformas un iekšējās kāpnes ar elastīgiem savienojumiem (piem., caurumiem ar rievotiem caurumiem, elastīgiem stiprinājumiem), lai tie nekļūtu par neparedzētiem slodzi{2}}nesošiem elementiem, kas torņa sienā rada lokālus spriedzes "karstos punktus".
2. Izgatavošana un metināšana: kritiskā fāze
Noguruma plaisas gandrīz vienmēr rodas metināšanas šuvēs. Tāpēc metināšanas kvalitāte un detaļas ir viss.
A. Metināto savienojumu projektēšana un sagatavošana
Pilnas iespiešanās šuves: izmantojiet abpusējās-sadurmetināšanas (vai vienpusējas-ar atzaru un atpakaļ-gravēšanu) visām primārajām apkārtmēra (horizontālajām) un gareniskajām (vertikālajām) šuvēm. Primārās slodzes pārnešanai nav šuvju.
Metināšanas profila kontrole: panākiet gludu, ieliektu metinājuma vāciņa profilu ar maigu pāreju uz parasto metālu (obligāti jānoslīpē metinātās šuves). Tas samazina stresa koncentrācijas koeficientu (Kt).
Pielāgošanas-precizitāte: nodrošiniet precīzu plākšņu izlīdzināšanu. Nepareizs novietojums (hi{2}}lo) rada nopietnus sekundārus lieces spriegumus, kas ir galvenais noguruma izraisītājs. Pielaidei jābūt < 10% no plāksnes biezuma vai 2 mm, atkarībā no tā, kurš ir mazāks.
B. Metināšanas procesa un procedūru kontrole
Procesa izvēle: izmantojiet zemūdens loka metināšanu (SAW) garenvirziena/aploces šuvēm. Tas nodrošina dziļu iespiešanos, augstu kvalitāti un izcilu profila konsistenci. Gāzes metāla loka metināšana (GMAW) ir piemērota mazākām šuvēm.
Stingra WPS ievērošana: ievērojiet kvalificētu metināšanas procedūru specifikāciju (WPS) ar kontrolētu, vidēju siltuma padevi, lai izvairītos no lielas, trauslas karstuma{0}}ietekmētās zonas (HAZ).
Zema-ūdeņraža izmantošana: izmantojiet sadedzinātus elektrodus/plūsmas, lai novērstu ūdeņraža-izraisītu plaisāšanu, kas darbojas kā noguruma ierosinātājs.
C. Pēc-metināšanas (vistiešākais uzlabojums)
Pirkstu slīpēšana: nav{0}}apspriežams. Noslīpēt visus garenvirziena un apkārtmēru metinātos pirkstus, lai noņemtu apakšējo griezumu, izdedžu ieplūšanu un izveidotu vienmērīgu rādiusu. Tas var palielināt noguruma izturību par 30-50%.
Attīrīšanas metodes: kritiskām locītavām izmantojiet:
Izgriešana ar āmuru: izmantojot noapaļotu instrumentu, lai plastiski deformētu metināto pirkstu, radot labvēlīgus spiedes atlikušos spriegumus.
Augstas-frekvences trieciena apstrāde (HiFIT)/Ultra Sonic Impact Treatment (UIT): uzlabotas metodes, kas būtiski uzlabo noguruma ilgumu, izveidojot dziļu, stabilu spiedes sprieguma slāni un uzlabojot virsmas mikrostruktūru.
3. Materiālu un ražošanas kvalitātes kontrole
Plāksnes kvalitāte: norādiet "Z-direction" (caur-biezumu) īpašības (piem., Z15, Z25), lai novērstu slāņa plīsumu ļoti ierobežotās savienojumos (piemēram, atloku gredzenos).
Izmēru pielaides: stingra plāksnes līdzenuma un cilindriskuma kontrole, lai līdz minimumam samazinātu "no-no-apaļus" un vajadzību pēc koriģējošiem spēkiem uzstādīšanas laikā.
Nesagraujošā pārbaude (NDT):
100% ultraskaņas testēšana (UT) visām sadurmetinātajām šuvēm.
Visu metināto pirkstu magnētisko daļiņu pārbaude (MT) pēc slīpēšanas.
Tas nodrošina, ka nepastāv plaisu{0}}sākotnēji defekti.
4. Apsvērumi par uzstādīšanu un{1}}kalpošanu
Skrūvju priekšslodzes kontrole: Atloku torņa savienojumiem izmantojiet hidrauliskos spriegotājus vai kalibrētas griezes momenta atslēgas, lai nodrošinātu vienmērīgu, augstu priekšslodzi skrūvēs. Tas nodrošina, ka atloku virsmas darbības laikā paliek saspiestas, pārnesot slodzi ar berzi un pasargājot skrūves no noguruma.
Aizsardzība pret koroziju: Uzturiet pārklājuma sistēmu. Korozijas bedres ir spēcīgs noguruma plaisu izraisītājs. "D" pakāpes izturībai nav nozīmes, ja rodas punktveida korozija.
Noguruma dzīves ilguma uzlabošanas stratēģijas kopsavilkuma tabula
| Skatuves | Galvenā darbība | Noguruma mazināšanas mehānisms |
|---|---|---|
| Dizains | optimizēt ģeometriju; izmantojiet bagātīgus rādiusus; nostiprināt atveres. | Samazina strukturālo sprieguma koncentrācijas faktoru (K_s). |
| Izgatavošana (metināšana) | Izmantojiet pilnas -iekļūšanas sadurmetināšanas šuves; nodrošina perfektu izlīdzināšanu. | Novērš iecirtumu efektus daļējas iespiešanās vai novirzes dēļ. |
| Pēc-metināšanas apstrāde | Noslīpēt visus metinātos pirkstus līdz gludam profilam. Uzklājiet HFIT/UIT pīlingu. | 1. Samazina ģeometrisko spriegumu koncentrāciju (K_t). 2. Izraisa dziļu spiedes atlikušo spriegumu, novēršot stiepes noguruma slodzes. |
| Kvalitātes kontrole | 100% metināto šuvju UT/MT; biezām plāksnēm norādiet Z- kategorijas tēraudu. | Novērš iekšējos defektus (izdedžus, plaisas), kas ir plaisu ierosinātāji. |
| Erekcija | Nodrošiniet vienmērīgu, augstu skrūvju priekšslodzi atloka savienojumos. | No cikliskā sprieguma pārnes slodzi, izmantojot berzi, aizsargskrūves un atloku. |
Secinājums
Jūs nevarat mainīt Q355D parastā metāla raksturīgo S-N līkni (spriegums pret cikliem līdz atteicei). Tāpēc visa stratēģija ir nodrošināt galīgās struktūras darbību pēc iespējas tuvāk parastā metāla iekšējā noguruma robežai.
Tas tiek panākts ar:
Stresa izraisītāju izstrāde.
Izgatavojiet perfektas metināšanas šuves un pēc tam uzlabojiet tās, izmantojot purngalu slīpēšanu un atdalīšanu.
Nemitīgi pārbauda, lai novērstu defektus.
Vēja turbīnu torņiem riņķveida metināšanas šuvju pēc-apstrāde (slīpēšana + atdalīšana) torņa segmentu galos (kur lieces momenti ir vislielākie) bieži ir izmaksu ziņā visefektīvākais pasākums, lai ievērojami pagarinātu noguruma kalpošanas laiku. Šis process bieži ir norādīts progresīvos torņu ražošanas standartos un lielākie turbīnu oriģinālo iekārtu ražotāji.