[发明专利]一种风电基础用预应力锚栓及其感应加热热处理方法

说明书

技术领域：本发明涉及风能基础用M36以上规格使用疲劳寿命为20年以上锚栓的热处理方法。

技术背景：中国目前风能产业发展迅速，风能风塔基础的稳固性和使用寿命关系到风能投资的成败。风塔基础锚栓质量好坏在风塔基础中至关重要。

在风能建设中风能基础建设技术是风能工程中的一项关键技术。地基地质构造也是千变万化，随着风能产业建设加大，风场地质条件会更加复杂，耦合震动是影响风塔质量和效果的一个主要因素，采用何种加固方式才能确保风塔的安全使用以及后期工作的安全维护，是困扰广大工程技术人员的一大技术难题。

目前国内风塔锚栓，普遍采用的是热轧不连续淬火油冷却和回火油或水冷却得到。这种生产工艺生产的锚栓往往规格一长平直度就差，脱碳层大，疲劳寿命不长，产品性能离散度大，不能满足风能基础建设的发展需要。

随着风场建设扩大，风力发电机组发电量增大，一些风场地质条件恶劣，风塔基础稳固也越来越困难。例如江苏大丰6兆瓦机组选在海边。这里地质条件差，湿度大，盐雾高。亟需寻找一种新型的高强度、平直度好，规格大，疲劳寿命高，性能离散度小的锚栓来满足耦合振动条件下的风塔基础建设。风塔锚栓预紧力要求比较高，由于风塔锚栓规格长，若锚栓平直度不高会导致施工误差加大，施加预紧力后会产生表面微裂纹，耐腐蚀性能就差，锚栓使用寿命降低。为保证基础长期稳固，锚栓的强度、平直度、耐疲劳寿命及性能离散度要求高以满足风电基础需求。

我们最新研发的感应加热热处理方法生产的大规格、高平直度、高疲劳寿命、性能离散度小的预应力高强度锚栓能够解决耦合震动条件下风电基础锚固难题。这种新型锚栓是用合金结构钢为原料经过感应热处理工艺得到的，具有晶粒细，平直度好，无完全脱碳层，疲劳寿命高，大气环境下提高防腐能力，性能离散度小，锚栓规格大(M36、M39、M42、M48、M56、M64、M72)强度高(8.8、9.8、10.9、12.9级)等综合优点。

发明内容：本发明的目的是提供一种具有强度高，低温冲击功高，平直度好，无完全脱碳层，疲劳寿命高，性能离散度小，大气环境下提高防腐能力的预应力大规格锚栓杆体，以满足风塔在耦合震动条件下基础稳定耐久难题要求。

为实现这一目的，本发明提供了如下方案：以热轧合金结构圆钢为原料，进行特殊热处理。

热处理包括调质感应加热淬火和回火工艺使金属晶粒细化到9-11级，大气环境下提高防腐能力，低温冲击功提高；淬回火加热后无保温过程以减少脱碳，实现无完全脱碳层；采用与传统工艺相同的钢种为原料，热处理调质感应加热淬火和回火工艺比传统调质工艺可生产高一级别螺栓产品，如传统调质工艺生产8.8级螺栓而用相同钢种新工艺可生产9.8级螺栓；热处理调质感应加热淬火和回火工艺实现了微张力状态下热处理，保证了长件产品的平直度小于0.4％；采用该工艺与传统调制工艺相比，螺栓疲劳寿命由200万次升到1000万次以上，产品性能稳定，离散度小。

成品风电基础用锚栓公称直径为36-72毫米，长度为1-25米。

本发明的优势在于杆体高强度，低温(-40℃)冲击功AKV₂值在50焦耳以上，高平直度，大气环境下耐腐蚀，特别是高冲击地压等瞬间强力动载荷及耦合震动的破坏给基础锚栓带来的严重的困难，使风电基础能够延长使用寿命，提高投资回报率。

实施方式：下面结合实例介绍本发明的具体实施方式：

实例1风能基础用8.8级M56锚栓

选择一种35CrMo原料，直径53mm长度5.6m热轧圆钢，在连续不间断式中频加超音频感应加热炉中加热，温度920℃，水冷淬火，回火温度610℃，水冷至室温，截成所需锚栓长度。

该钢筋经以上生产工艺热处理后，零下40度冲击功AKV₂值为81焦耳，屈服强度为827Mpa、抗拉强度Rm值为953Mpa，断后伸长率A值达到16％。

实例2风能基础用10.9级M48锚栓

选择一种42CrMo原料，直径45mm热轧圆钢，在连续不间断式中频加超音频感应加热炉中加热，温度930℃，水冷淬火，回火温度650℃，水冷至室温，截成所需锚栓长度。

该钢筋经以上生产工艺热处理后，零下40度冲击功AKV₂值为70焦耳，屈服强度为980Mpa、抗拉强度Rm值为1120Mpa，断后伸长率A值达到13.5％。

实例3风能基础用10.9级M56锚栓