谭亮;张才盛;王海蛟
【摘 要】@@ 1 引言rn高强度螺栓连接作为风电设备中应用最广泛的连接方式之一,具有施工简便、可拆换、受力好和耐疲劳等优点.国内高强度螺栓连接的施工方法一般采用扭矩法,目前国产的主流风电机组大多是引进国外的技术,所以拧紧力矩和拧紧方法也基本按照国外的设计要求,但在施工过程中我们发现螺栓发生失效大部分是因为齿牙受到过大外力挤压而产生了塑性流变,可以认定是拧紧力矩过大所造成的. 【期刊名称】《风能》
【年(卷),期】2010(000)001
【总页数】4页(P62-65)
【作 者】谭亮;张才盛;王海蛟
【作者单位】新疆金风科技股份有限公司;新疆金风科技股份有限公司;新疆金风科技股份有
限公司
【正文语种】电子围栏技术中 文
1 引言
高强度螺栓连接作为风电设备中应用最广泛的连接方式之一，具有施工简便、可拆换、受力好和耐疲劳等优点。国内高强度螺栓连接的施工方法一般采用扭矩法，目前国产的主流风电机组大多是引进国外的技术，所以拧紧力矩和拧紧方法也基本按照国外的设计要求，但在施工过程中我们发现螺栓发生失效大部分是因为齿牙受到过大外力挤压而产生了塑性流变，可以认定是拧紧力矩过大所造成的。例如初期某试验项目塔架螺栓失效（图1）：
通过扭矩系数试验发现，国内生产的螺栓，使用国外设计要求的螺纹抗咬合剂，得出的扭矩系数与国外扭矩系数值差别较大。
经过交流，原因应该是国内外螺纹的表面质量不同，所以高强度螺栓连接的拧紧力矩需要重新计算和规定正确的施工方法。
2 使用要求
2.1 螺栓与连接件通孔连接
安装螺栓的通孔尺寸：
根据JG/T 5057.40-1995附录A要求，高强度紧固件的连接，应尽量采用螺栓-螺母（螺栓连接副）的连接方式（一个螺栓、一个螺母、两个垫圈）。一般受拉状态，其螺栓规格与通孔孔径采用中等装配；当组装精度要求较高时，采用精装配，如表2所示。
表1 扭矩系数对照表（单位：mm）螺栓 预紧力(kN) 拧紧力矩(Nm) K1(国外计算) K2(国内试验)使用 K2计算拧紧力矩(Nm)M36 510 2800 0.1525 0.095 1744 M42 710 4500 0.1509 0.103 3071
图1 失效螺栓 M42×220-10.9
通孔公差及倒角：精装配系列，孔公差为H12；中等装配系列，孔公差为H13。为了避免通孔边缘与螺栓头下圆角发生干涉，不装垫圈的，建议通孔边缘倒角45°，倒角深度应与螺栓头下圆角相适应。对于风电机组的螺栓连接副，必须采用垫圈，垫圈一侧内孔必须倒角。
如何自制软玻璃螺栓头部与光杆过渡的圆弧角，在无内倒角垫圈和无垫圈的使用情况下，可能发生偏心安装，螺栓圆弧角与直角边产生干涉，造成安装不可靠，同时螺栓拧紧时，圆弧角处产生压痕（螺栓安装也会产生偏斜），在载荷作用下产生应力集中，螺栓头部易发生断裂，见图2。
表2 通孔孔径（ 单位：mm）?
电缆防盗报警装置2.2 螺栓与连接件螺纹孔连接
当由于结构需要，螺栓直接与连接件螺纹孔连接时，其连接件上的螺孔螺纹公差应为7H或6H。
根据JG/T 5057.40-1995附录A要求，螺栓在连接件中的最小拧入深度，除对连接件有特许规定外，一般连接需按螺栓性能等级区分，见表3。
2.3 螺栓夹紧长度L
对于承受交变载荷的高强度螺栓，为保证交变载荷作用下的螺栓疲劳强度，根据VDI2230，L/d≥5，L的规定见图3。如果夹紧长度还不够，可以将垫圈加厚。
2.4 连接表面接触应力
图2 螺栓头部与光杆部过渡圆弧角干涉
图3 螺栓夹紧长度L
表3 螺栓在连接件上的最小拧入深度注：①d为螺纹规格，mm；p为螺距，mm。②当d M30时，采用d/p<9之值；当d ≥M33时，采用d/p ≥ 9之值。螺栓性能等级 8.8 10.9螺纹规格与螺距之比（d/p） ＜9 ≥9 ＜9 ≥9连接件的材料屈服强度（ N/mm2）≥240 1.25d 1.3d 1.4d 1.5d≥500 1.2d 1.25d 1.3d 1.4d≥700 1.15d 1.2d 1.25d 1.3d≥900 1.1d 1.15d 1.2d 1.25d
高强度紧固件连接采用大预紧力，为保证在预紧力和负载作用下其相关接触表面的比压强度，应对连接件、螺栓头、螺母的接触面进行校核，具体方法参考相关计算标准。
2.5 预紧力与预紧力矩
高强度螺栓连接，必须采用较大的预紧力，根据VDI 2230-2003，一般预紧力应为该螺栓材料屈服强度的70%～81.2%，即预紧力FP（kN）：Fp=0.7×As×σp0.2
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预紧力矩MA（Nm）与预紧力Fp满足下式：MA=K×Fp×d
式中：
减温减压装置技术要求As —螺纹公称应力截面积，mm2；
σp0.2 —螺栓材料屈服强度，N/mm2；
K—扭矩系数；
d—螺栓公称直径，mm。
根据国外螺栓连接副松弛蠕变试验，螺母紧固后24小时螺栓轴力减少6%～9%，其后损失速度变缓，为补偿拉力损失，其施工扭矩应将螺栓设计预拉力提高10%（这可能就是国外设计高强度螺栓预紧力达到80%屈服轴力的原因）。否则施工会产生严重的欠拧结果，达不到设计要求。通过上面公式计算得出表4中的数据，建议施工预拉力标准值按表4执行。
对于高强度螺栓连接，预紧扭矩主要受扭矩系数K的影响。影响高强度螺栓扭矩系数K的因素很多，但归结起来主要是受螺纹制造精度的影响，对于风电机组使用的紧固件要求采用
达克罗表面处理、不锈钢等，不同的表面处理方式，甚至不同厂家的达克罗处理，都会有不同扭矩系数K值。对于施工方法，表面是否作润滑，什么润滑剂，施工温度等对扭矩系数K值影响同样很大。对于高强度紧固件连接，建议根据试验确定扭矩系数K值，从而确认施工扭矩。
扭矩系数K值的选取，根据扭矩系数试验，推荐扭矩系数K参考值见表5。
根据螺栓预紧力和扭矩系数值，可以确认施工预紧扭矩。施工预紧扭矩参考值，见表6和表7（表中数据只供参考）
表5、表6及表7中数据是特定环境下的试验数据，只供参考，不能作为具体的数据。
2.6 螺栓连接副的防松
采用高强度螺栓连接，应保证施工预紧扭矩，其值参考表5和表6，但是试验数据的优先级高于表中参考值。
当使用8.8级螺栓时，一般不允许采用弹簧垫圈防松。如果使用10.9级螺栓，绝不允许采用弹簧垫圈防松。
lzr种子建议采取下述防松方法：
（1）定期检查预紧扭矩防松。在检查中如发生螺母、螺栓松动或有螺纹部分损伤，应立即拧紧或更换螺母或螺栓；
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