風電機組高強度螺栓調質熱處理工藝研究(圖表)

　　4. 質量控制要點
　　調質處理過程中螺栓內部組織和性能的變化無法實時監測，這是質量控制難點之一。以螺栓在爐內加熱為例，人們只能測量和控制爐膛的溫度，只能從爐溫的變化去推測螺栓內部溫度場和組織的變化，作為制訂加熱規程和爐溫控制的依據。至少淬火操作，目前還沒有一種傳感技術手段可以實時反映冷卻過程中溫度場與組織變化的信息，所以有人將淬火冷卻喻為“黑洞”，意指人們對其知之甚少，而有待挖掘的潛力巨大。僅僅依靠調質處理后的檢驗，事實上并不能嚴格把住調質處理的質量關。潛伏的隱患常常在產品投入使用才暴露，甚至可能導致重大事故?！?br /> 　?。?）認真對熱處理工藝進行編制、審核、批準，確保熱處理工藝在滿足標準、設計規范的基礎上盡量優化，保證達到性能指標要求，并保證其可執行性。質量控制人員可以根據實際情況及用戶的要求對工藝的合理性提出建議。
　?。?）裝爐前應認真核對螺栓頭部標記，保證被處理螺栓的信息準確無誤和熱處理后不丟失以及可辯認。
　?。?）淬火加熱過程嚴格控制，碳勢要準確無誤，記錄每一批螺栓淬火出爐的時間，在出水后應檢測工件表面硬度，應大于53HRC。淬火后的顯微組織為細針狀馬氏體，按JB/T9211-2008《中碳鋼與中碳合金結構鋼馬氏體等級》標準評定，淬火馬氏體為1 ～ 4 級符合技術要求；表面與芯部淬火硬度均勻度不大于3HRC。
　?。?）為了減少淬火變形和淬火開裂的可能性，最好的辦法是憑冷卻特性來控制濃度。使用PAG 淬火液的目的是把它作為水的添加劑加入水中來調節其冷卻特性。因此，熱處理生產中要求控制的也應當是淬火液的冷卻特性。
　　實踐證明：一是憑經驗從螺栓的淬火效果來調整濃度。憑經驗調整濃度的做法時是對螺栓的淬火態硬度作記錄，做成圖表，用來觀察同類螺栓的硬度變化趨勢。當發現螺栓的淬火硬度連續偏高到一定程度時，及時采取升高濃度等辦法來降低實際的冷卻速度，就可以防止出現淬火開裂。而當發現螺栓的硬度連續一段時偏低或硬度高低不均，以及有較大變形時，可以考慮降低淬火液濃度來增大冷卻速度。經驗法需要經驗和嚴格的管理，需要責任心，但很有效，很可靠，適合由工程技術人員來做。二是用冷卻特性儀來控制濃度。用冷卻特性儀來控制濃度，購買一臺KHR-02 便攜式冷卻介質性能檢測儀，具體的做法是定期測量淬火液的冷卻特性，主要憑其300℃冷速來確定溶液的有效濃度，再用折光儀按比例來控制濃度
　　（5）回火時，操作人員應準確掌握各區爐溫變化，并及時進行調節，保證有效的保溫時間，以便使螺栓各個部位組織轉變均勻。回火后冷卻應按照工藝要求（一般為水冷）執行。
　　（6）對大批量生產的高強度螺栓經調質后，其抗拉強度和屈服比、伸長率都能滿足技術要求，但低溫沖擊性能不能達標的返修。此類高強度螺栓抗拉強度富裕量不多，通過補充回火很難使沖擊性能提高。只能通過高溫熱處理，使其調質后的組織為回火索氏體3 級以下，晶粒度大于5 級，才能使低溫沖擊滿足技術要求。
　　5. 結束語
　　當前風電高強度螺栓在應用中遇到的早期失效，不僅有原材料非金屬夾雜物的影響和在調質處理中加熱保溫不足，顯微組織中存在未溶鐵素體現象，心部與表面組織、硬度差別的缺陷，還有使用中超擰和安裝不當。這將是今后需要重點研究的工藝課題。希望通過本文的探討，使相關企業對高強度螺栓的調質及質量控制執行過程有更加準確的理解和掌握。