專利名稱：螺栓的檢查方法
技術領域：
本發明涉及一種用于檢查螺栓，特別是要用于在寒冷氣候地區安裝的風力渦輪機 的螺栓的檢查方法；由此，在所述檢查方法中，能夠判斷作為檢查對象的螺栓能否用于風力 渦輪機。
背景技術：
用于風力發電用風力渦輪機的螺栓需要具有高強度和足夠的韌性。因此，作為用 于風力渦輪機的螺栓的鋼材，經常使用具有高強度和足夠韌性的鉻鉬鋼。鉻鉬鋼是由鐵 0 )、碳(C)、鉻(Cr)和鉬(Mo)制成的特種合金鋼；即，鉻鉬鋼在除了基礎成分鐵(Fe)之 外還包含碳(C)的碳鋼(Fe+C)中具有材料成分鉻(Cr)和鉬(Mo)；向鋼中添加鉻元素提高 了其硬化性；向鋼中添加鉬元素進一步提高了其硬化性；而且，在回火過程中，鉻鉬鋼不易 變軟和變脆。就成分的百分率[以質量％計]而言，現在解釋作為用于風力渦輪機的螺栓材料 的鉻鉬鋼的成分的實例；鉻鉬鋼包含含量為0. 33%以上且0. 38%以下的碳(C)，含量為0. 15%以上且0. 以下的硅(Si)，含量為0. 60%以上且0. 85%以下的錳(Mn)，含量為0. 90%以上且1. 20%以下的鉻(Cr)，含量為0. 15%以上且0.30%以下或大于0.30%的鉬(Mo)，含量為0.03%以下的磷(P)，及含量為0. 03%以下的硫(S)。由鉻鉬鋼制成的螺栓具有足夠的強度和韌性；因而，在將螺栓用于在非寒冷氣候 地區安裝的風力渦輪機時，沒有特別的問題。另一方面，在環境溫度低達_40°C的寒冷氣候地區安裝的風力渦輪機的情況下，要 求用于風力渦輪機的螺栓材料的卻貝沖擊強度等于或大于作為材料韌性指標的_20°C條件 的27[J]。然而，已知，在多個由鉻鉬鋼制成的螺栓中，一些螺栓顯示出大于或等于作為材 料韌性指標的-20°C條件的27[J]卻貝沖擊強度，而一些螺栓顯示出小于作為材料韌性指 標的-20°C條件的27[J]卻貝沖擊強度；即，在制造多個鉻鉬鋼螺栓的情況下，一些螺栓的 卻貝沖擊強度不滿足等于或大于作為材料韌性指標的-20°C條件的27[J]卻貝沖擊強度要 求。因此，不能將未滿足卻貝沖擊強度要求的鉻鉬鋼螺栓用作待用于在寒冷氣候地區安裝 的風力渦輪機的螺栓。由于上述原因，有時考慮將不同于鉻鉬鋼的鋼材用于待用于在寒冷氣候地區安裝 的風力渦輪機的螺栓；因而，考慮了在較低溫度下具有高卻貝沖擊強度特性，即，具有較高 低溫韌性特性的作為鉻鉬鋼替代物的材料。專利文獻1 (日本特開平8-67950號公報)公開了一種具有優異強度和韌性的馬 氏體不銹鋼；自然，這種馬氏體不銹鋼能夠用作低溫韌性高的材料。所述馬氏體不銹鋼包含含量為0.05%以上且0. 15%以下[以質量％計]的碳(C)，含量為2%以下[以質量％計]的硅(Si)，含量為2%以下[以質量％計]的錳(Mn)，及含量為10% 2O % [以質量％計]的鉻(Cr)。而且，在馬氏體不銹鋼的晶體結構基質中，馬氏體不銹鋼包含體積百分率為1 30%的粒徑小于2微米的微細碳化物，所述微細碳化物均勻地分散在基質中；其中，將材料 的原始奧氏體粒徑微細化成30微米以下。用這種方法，改進了馬氏體不銹鋼的韌性。然而，為了制造在專利文獻1中公開的馬氏體不銹鋼，不得不在晶體結構中添加 大量鉻；從而，用于提高螺栓用鋼材的強度的鐵類回火碳化物不能容易地析出和生長；因 而，難以提高專利文獻1中提出的材料的強度。因此，難以利用所提出的材料作為在寒冷氣 候地區安裝的風力渦輪機中使用的螺栓材料。而且，如果將可用于在寒冷氣候地區安裝的風力渦輪機的螺栓的材料與在非寒冷 氣候地區安裝的風力渦輪機中用作螺栓材料的鉻鉬鋼一起使用，那么必須在分別的設備中 制造這兩種材料；因此，原始成本以及運行費用增加。因而，如前所述的背景可能帶來將由鉻鉬鋼制成的螺栓分成兩類的想法；第一類 是可用作在寒冷氣候地區安裝的風力渦輪機的螺栓的螺栓種類，第二類是不可用作在寒冷 氣候地區安裝的風力渦輪機的螺栓的螺栓種類；其中，分類標準是每種螺栓材料的卻貝沖 擊強度是否大于或等于卻貝沖擊值27 [J](在-20°C下)，所述值27 [J]作為源于對要用于 在寒冷氣候地區安裝的風力渦輪機的螺栓的要求的閾值。為了進行螺栓的分類，例如，可以考慮每一個生產批量的鉻鉬鋼螺栓取樣一個螺 栓，從而對取樣螺栓進行卻貝沖擊試驗；如果取樣螺栓的卻貝沖擊值滿足所述標準，那么認 為屬于所述生產批量的螺栓可用于寒冷氣候條件；如果未滿足所述標準，那么認為屬于所 述生產批量的螺栓不可用于寒冷氣候條件。用這種方法，就不必在分別的設備中制造用于寒冷氣候條件和非寒冷氣候條件的 兩種鋼材；因而，能夠準備用于寒冷和非寒冷氣候條件的兩種鋼材，而不增加原始成本和運 行費用。另一方面，在卻貝沖擊試驗中，對帶缺口的棱柱狀(right prism shape)的試驗片 進行試驗，由此通過高速沖擊將試驗片破壞；在破壞試驗片所需的沖擊能量的基礎上，評價 試驗片的韌性。因此，為了進行卻貝沖擊試驗，不得不對從所述生產批量的螺栓中取樣的取 樣螺栓進行切割，從而制造棱柱狀試驗片；因而，在準備試驗片時，需要復雜且耗時的工作。 因此，進行鉻鉬鋼螺栓的卻貝沖擊試驗和在卻貝沖擊試驗結果的基礎上將鉻鉬鋼螺栓分成 兩類(即可用于寒冷氣候條件的螺栓和不可用于寒冷氣候條件的螺栓)需要數小時的工 作；并且，復雜的工作過程是必需的。而且，存在另一個問題；按照其中通過利用卻貝沖擊試驗來判斷所制造的鉻鉬鋼 螺栓是否可用于寒冷氣候條件的上述方法，直到卻貝沖擊試驗完成，才能進行關于所述批 量螺栓是否可用的判斷。而且，由于在進行卻貝沖擊試驗之前可用的螺栓數對全部制造的 螺栓數之比尚不清楚，所以不能判斷是否準備了必需數量的可用于寒冷氣候的螺栓；在一 些情況下，不能及時為風力渦輪機的構建工作準備必需數量的螺栓。
發明內容
考慮到上述問題，本發明旨在提供一種用于檢查由鉻鉬鋼制成的螺栓的螺栓檢查 方法，由此能夠判斷螺栓是否可用于在寒冷氣候地區安裝的風力渦輪機，而不進行伴隨煩 雜工作過程的卻貝沖擊試驗。為了解決上述問題，本發明旨在提供一種螺栓的檢查方法，用于檢查由鉻鉬鋼通 過熱處理過程制成的螺栓，從而判斷所述螺栓是否可用于寒冷氣候條件，所述方法包含如 下步驟計算以下式表示的J 參數，J= (Si%+Mn% ) X +Sn% ) X104，其中 Si%、 Mn%, 和Sn%分別表示以質量％計的硅百分含量、錳百分含量、磷百分含量和錫百分含 量，鉻鉬鋼中的每種百分含量記載在鋼材檢查證明書中，及通過利用所計算的J參數和作為螺栓典型長度的直徑來判斷螺栓是否可用于寒 冷氣候條件。在此需指出，鋼材檢查證明書是指由鋼材制造商出版并證明鋼材檢查記錄的證明 書；并且，在證明書中毫無疑問記載了包含至少四種元素，即硅(Si)、錳(Mn)、磷(P)和錫 (Sn)的元素百分含量(以質量％計)的數據。另一方面，判斷螺栓(原材料)是否可用于寒冷氣候應用在以往是通過評價作為 材料韌性指標的螺栓材料(由螺栓的鋼材制造商供應的原材料)的卻貝沖擊值來進行的。本發明的發明人揭示了，以等式(后述的)表示的J參數和螺栓直徑可以作為螺 栓材料即供應的鉻鉬鋼的卻貝沖擊值指標；并且，本發明人發現，在J參數和螺栓直徑的基 礎上，能夠判斷螺栓(原材料)是否可用于寒冷氣候條件。通過在J參數和螺栓直徑的基礎上判斷螺栓是否可用于寒冷氣候條件，能夠省去 包含復雜過程的耗時的卻貝沖擊試驗；因此，能夠縮短螺栓檢查時間且能夠簡化這一系列 工作過程。而且，在計算J參數的過程中，使用了記載在鋼材檢查證明書中的以質量％計的 硅(Si)百分含量、錳(Mn)百分含量、磷⑵百分含量和錫(Sn)百分含量的值；因此，從螺 栓制造商的觀點來看，能夠省去鋼材成分的分析。因此，能夠以更短的時間來計算J參數。上面公開的發明的優選實施方式是如下的螺栓檢查方法，所述方法還包含計算J參數的上限，其與在寒冷氣候條件下使用的螺栓的最大直徑有關，及在每種螺栓的J參數處于所述上限以下且每種螺栓的直徑處于直徑尺寸D以下的 條件基礎上，判斷每種螺栓是否可用于寒冷氣候條件。當規定了螺栓的最大直徑時，在計算的J參數的基礎上能夠判斷每種螺栓是否可 用于寒冷氣候條件。因而，能夠進一步縮短螺栓檢查時間。此外，只要最大螺栓直徑是已知的，那么每種螺栓的直徑就變得不重要了 ；S卩，不 將每種螺栓的直徑用于判斷每種螺栓是否可用于寒冷氣候條件。而且，由于J參數能夠由 記載在鋼材檢查證明書中的數據(關于硅(Si)百分含量、錳(Mn)百分含量、磷(P)百分含 量和錫(Sn)百分含量)來計算；換句話說，從考慮材料韌性的觀點來看，在采購螺栓鋼材的 時間點，就能夠判斷(簡單地)每種螺栓是否可用于寒冷氣候條件。另一個優選實施方式是如下的螺栓檢查方法所述熱處理過程包含硬化過程；其中在水中快速冷卻的硬化過程情況下確定的J參數的上限不同于在油中快速冷卻的硬化 過程情況下確定的J參數的上限。在水中快速冷卻的鋼硬化過程中的冷卻速度高于在油中快速冷卻的鋼硬化過程 中的冷卻速度；因此，與在油中快速冷卻而硬化的螺栓材料相比，在水中快速冷卻而硬化的 螺栓材料具有更大的韌度值，即更大的卻貝沖擊值。通過確立在水中快速冷卻而硬化的材 料和在油中快速冷卻而硬化的材料的不同上限，能夠進一步精確地判斷每種螺栓是否可用 于寒冷氣候條件。如上所述，按照本發明，提供了一種用于檢查由鉻鉬鋼制成的螺栓的螺栓檢查方 法，由此能夠判斷所述螺栓是否可用于寒冷氣候條件，而不進行伴隨煩雜工作過程的卻貝 沖擊試驗；即能夠將螺栓分成寒冷氣候應用和非寒冷氣候條件應用的螺栓。
現在將參考本發明的優選實施方式和附圖更詳細地描述本發明，其中圖1顯示了螺栓材料的卻貝沖擊值達到標準值(VE^ra= 27[J])時的環境溫度，其 中橫軸表示螺栓外形的典型長度；縱軸表示標準值(VE^ra= 27[J])的環境溫度；在圖中繪 出了特征線，每條特征線對應一個J參數，每條特征線表明在螺栓外形和標準值(vE平均= 27[J])的環境溫度之間的關系，所述螺栓在硬化情況下通過油淬火而制造出來；圖2顯示了螺栓材料的卻貝沖擊值達到標準值(VE^ra= 27[J])時的環境溫度，其 中橫軸表示螺栓外形的典型長度；縱軸表示標準值(VE^ra= 27[J])的環境溫度；在圖中繪 出了特征線，每條特征線對應一個J參數，每條特征線表明在螺栓外形和標準值(vE平均= 27[J])的環境溫度之間的關系，所述螺栓在硬化情況下通過水淬火而制造出來；圖3顯示了螺栓材料的卻貝沖擊值達到關于J參數的標準值(VEto= 27[J])時 的環境溫度；橫軸表示J參數；縱軸表示標準值(VE^ra= 27 [J])的環境溫度；其中，由鉻鉬 鋼制成的螺栓在硬化情況下通過水淬火而制造出來；圖4顯示了本發明實施方式的螺栓檢查方法的步驟流程圖。
具體實施例方式在下文中，將參考附圖中所示的實施方式詳細描述本發明。然而，在這些實施方式 中描述的部件的尺寸、材料、形狀、相對方位等不應當被理解為將本發明的范圍限制于此， 除非另有特別說明。本發明的發明人已經研究了對由鉻鉬鋼制成的螺栓材料的卻貝沖擊值有影響的 因素，所述材料的含量[以質量％計]為含量為0. 33%以上且0. 38%以下的碳(C)，含量為0. 15%以上且0. 以下的硅(Si)，含量為0. 60%以上且0. 85%以下的錳(Mn)，含量為0. 90%以上且1. 20%以下的鉻(Cr)，含量為0. 15%以上且0.30%以下或大于0.30%的鉬(Mo)，含量為0.03%以下的磷(P)，及含量為0. 03%以下的硫⑶。
研究結果揭示，以下式⑴表示的J參數可作為螺栓材料即鉻鉬鋼的卻貝沖擊值 的指標J= (Si%+Mn% ) X (P%+Sn% ) XlO4(1)，其中Si%、Mn%, Sn%分別表示以質量％計的硅百分含量、錳百分含量、磷 百分含量和錫百分含量。實際上，可以將所提交的關于螺栓材料的檢查證明書中的值用于評價等式(1)中 的J參數。關于J參數可作為卻貝沖擊值指標這一結論，下文對其研究內容進行解釋。準備了二十一種螺栓以用于試驗；在制造螺栓時，對包含上述含量百分比的元素 的熔融鉻鉬鋼進行軋制；在通過退火進行軟化后，使鉻鉬鋼伸長，從而形成螺栓形狀；然 后，通過加熱以及通過在油中快速冷卻使鉻鉬鋼硬化；進一步地，在重新加熱并在重新加熱 的溫度下保持預定的時間間隔之后，通過退火(緩慢冷卻)使鉻鉬鋼回火。所述二十一種 如下(7 種)J= 100，7 種典型長度(螺栓外形)28、30、32、；35、36、38和40111111;(7 種)J = 200，7 種典型長度(螺栓外形)28、30、32、；35、36、38 和 40mm ；(7 種)J = 300，7 種典型長度(螺栓外形)28、30、32、；35、36、38 和 40mm ；其中，典型長度(螺栓外形)是指螺栓軸部的直徑。卻貝沖擊試驗用試驗片由上述二十一種螺栓制成；利用所述試驗片來進行卻貝沖 擊試驗。在該研究中，探究了每種試驗片的卻貝沖擊值滿足標準時的溫度(即每種螺栓的 卻貝沖擊值達到27[J]時的溫度條件)。如前所述，閾值27[J]本身源自對用于在環 境溫度低至_40°C的寒冷氣候地區安裝的風力渦輪機的螺栓的要求。作為對該事實低溫的 響應，在實際的卻貝沖擊試驗中，標準是用于風力渦輪機的螺栓材料的卻貝沖擊強度等于 或大于作為材料韌性指標的-20°C條件的27[J]。并且，將研究結果示于圖1中。在圖1中，響應于每個J參數的是，源于通過在油中快速冷卻的過程而制造的每種 螺栓的試驗片的卻貝沖擊值滿足所述標準時的最低溫度，將所述溫度以螺栓典型長度(橫 軸)和溫度(縱軸)之間的關系示出。換句話說，相對于橫軸中的典型長度，縱軸的溫度是 螺栓材料的卻貝沖擊值達到卻貝沖擊值泥^^中的閾值27[J]的最低溫度；其中，溫度和典 型長度[以mm計]之間的關系沿每個J參數排列。如圖1中所示，觀察到，沿著恒定的J參數，最低溫度傾向于隨著螺栓典型長度的 變大而增加，因此，最低溫度是指源于每種螺栓的試驗片的卻貝沖擊值滿足卻貝沖擊值vE
中的閾值27[J]的溫度。另一方面，觀察到，當將典型長度保持為恒定值時，最低溫度傾向于隨著J參數的 增加而增加。從圖1可理解，在J參數等于100的條件下，典型長度在28 40mm間隔內的所有 螺栓的最低溫度在-100°c -80°c的范圍內；其中，最低溫度是源于每種螺栓的試驗片的 卻貝沖擊值滿足閾值VE^ra= 27[J]的溫度。因此，能夠認識到，典型長度是40mm以下的螺 栓可用于寒冷氣候條件。而且理解到，在J參數等于200的條件下，典型長度在28 38mm間隔內的螺栓的 最低溫度是-20°C以下；其中，最低溫度是源于每種螺栓的試驗片的卻貝沖擊值滿足閾值VEto= 27[J]的溫度。因此，能夠認識到，典型長度是38mm以下的螺栓可用于寒冷氣候條 件。另外還理解到，在J參數等于300的條件下，典型長度在28 40mm間隔內的所有 螺栓的最低溫度高于-20°C ；其中，最低溫度是源于每種螺栓的試驗片的卻貝沖擊值滿足閾 值的溫度。因此，典型長度是^mm以上的螺栓不可用于寒冷氣候條件。接下來，準備了下列二十一種螺栓以用于試驗；在制造螺栓時，對包含上述含量百 分比的元素的熔融鉻鉬鋼進行軋制；在通過退火進行軟化后，使鉻鉬鋼伸長，從而形成螺栓 形狀；然后，通過加熱以及通過在水中快速冷卻使鉻鉬鋼硬化；進一步地，在重新加熱并在 重新加熱的溫度下保持預定的時間間隔之后，通過退火(緩慢冷卻)使鉻鉬鋼回火。所述 二i^一種如下(7 種)J= 100，7 種典型長度(螺栓外形)28、30、32、；35、36、38和40111111;(7 種)J = 200，7 種典型長度(螺栓外形)28、30、32、；35、36、38 和 40mm ；(7 種)J = 300，7 種典型長度(螺栓外形)28、30、32、；35、36、38 和 40mm ；其中，典型長度(螺栓外形)是指螺栓軸部的直徑。上面剛描述的二十一種螺栓的制造方法與用于繪制圖1的二十一種螺栓的制造 方法相同，不同之處在于，在硬化過程中，前一種方法應用在油中快速冷卻，而后一種方法 應用在水中快速冷卻。卻貝沖擊試驗用試驗片由上述二十一種螺栓制成；利用所述試驗片進行卻貝沖擊 試驗。而且，在該研究中，探究了每種試驗片的卻貝沖擊值滿足所述標準時的溫度(即每種 螺栓的卻貝沖擊值vE^ra達到27 [J]時的溫度條件)。將研究結果示于圖2中。在圖2中，響應于每個J參數的是，源于通過在水中快速冷卻的過程而制造的每種 螺栓的試驗片的卻貝沖擊值滿足所述標準時的最低溫度，將所述溫度以螺栓典型長度(橫 軸)和溫度(縱軸)之間的關系示出。換句話說，相對于橫軸中的典型長度，縱軸的溫度是 螺栓材料的卻貝沖擊值達到卻貝沖擊值泥^^中的閾值27[J]的最低溫度；其中，溫度和典 型長度[以mm計]之間的關系沿每個J參數排列。如圖2中所示，觀察到，沿著恒定的J參數，最低溫度傾向于隨著螺栓典型長度的 變大而增加，其中最低溫度是指源于每種螺栓的試驗片的卻貝沖擊值滿足卻貝沖擊值vE〒 均中的閾值27 [J]的溫度。另一方面，觀察到，當將典型長度保持為恒定值時，最低溫度傾向于隨著J參數的 增加而增加。從圖2可理解，在J參數等于100的條件下，典型長度是32mm以下的螺栓的最低 溫度是-20°C以下；其中，最低溫度是源于每種螺栓的試驗片的卻貝沖擊值滿足閾值VE^ra = 27[J]的溫度。因此，在J參數等于100的條件下，典型長度是32mm以下的螺栓可用于 寒冷氣候條件。而且還理解到，在J參數等于200或300的條件下，典型長度在28 40mm間隔內 的所有螺栓的最低溫度是-20°C以下；其中，最低溫度是源于每種螺栓的試驗片的卻貝沖 擊值滿足閾值VE^ra= 27[J]的溫度。因此，能夠認識到，在J參數等于200或300的條件 下，典型長度在28 40mm間隔內的所有螺栓可用于寒冷氣候條件。而且，當將注意力集中在鋼硬化過程中的快速冷卻是在油中還是在水中進行時，理解到，與在油中快速冷卻的方法相比，在水中快速冷卻的方法傾向于提供更低的最低溫 度，所述最低溫度是源于每種螺栓的試驗片的卻貝沖擊值滿足閾值VE^ra= 27[J]的溫度； 其中在該比較中，螺栓的典型長度和J參數應該是相同的。例如，參考圖1和圖2，在通過在油中快速冷卻硬化而制造的螺栓的情況下，對應 于200的J參數和36mm的典型螺栓長度的最低溫度是_35°C (參考圖1)，而在通過在水中 快速冷卻硬化而制造的螺栓的情況下，對應于相同條件(J = 200，螺栓尺寸36mm)的最低溫 度是_55°C (參考圖幻。因而，能夠得出結論，與在油中快速冷卻的硬化方法相比，在水中 快速冷卻的硬化方法提供了具有更高韌性的螺栓。能夠觀察到與在油中快速冷卻的硬化方法相比，在水中快速冷卻的硬化方法提供 了具有更高韌性的螺栓的趨勢，而與J參數的值或螺栓典型長度無關。考慮原因可歸因于 如下事實與在油中快速冷卻的相對較慢的速度相比，在水中快速冷卻相對較快的速度向 硬化對象提供了進一步提高的韌性。接下來，繼續討論采用典型長度是36mm以下的螺栓，所述采用與用于在寒冷氣候 地區安裝的風力渦輪機的螺栓有關；其中，關注J參數。而且，在顯示了與在鋼硬化時在水中快速冷卻有關的數據的圖2中螺栓的全部數 據中，關注了典型長度等于36mm的螺栓的數據。將討論的研究結果示于圖3中。圖3顯示了在螺栓的卻貝沖擊值滿足閾值vE平均=27[J]時的最低溫度與J參數 之間的關系；其中，螺栓材料是在水中快速冷卻而硬化的鉻鉬鋼。在圖3中，縱軸和橫軸分 別表示最低溫度[以！計]和J參數。從圖3可理解，螺栓的卻貝沖擊值滿足閾值VEto= 27 [J]的最低溫度與J參數呈 線性關系；隨著J參數變大，螺栓的卻貝沖擊值滿足閾值VE^ra= 27 [J]的最低溫度變高。如前所述，在環境溫度變得低達_40°C的寒冷氣候地區安裝的風力渦輪機的情況 下，要求源于風力渦輪機用螺栓的試驗片的卻貝沖擊值滿足如下標準在_20°C的氣氛下， 卻貝沖擊值是閾值VE^ra= 27[J]以上。圖3涉及典型長度等于36mm的螺栓的數據；而且， 在螺栓硬化過程中，應用了在水中的快速冷卻。由結果理解到，為滿足在-20°C的氣氛下卻 貝沖擊值是閾值VEto= 27[J]以上的標準，J參數可以為250以下。而且，還考慮了典型長度小于36mm的螺栓。由于從圖2得出下列結論典型長度 小于36mm的螺栓的韌性大于典型長度等于36mm的螺栓的韌性，所以在J參數為250以下 的條件下，典型長度小于36mm的所有螺栓都能夠通過下列標準在_20°C的氣氛下卻貝沖 擊值大于閾值VEps= 27[J]；即，在用于在寒冷氣候地區安裝的風力渦輪機的螺栓的最大 典型長度不超過36mm的情況下，在滿足-20°C的氣氛下卻貝沖擊值大于閾值VE^ra= 27 [J] 這一標準的J參數< 250條件下，能夠將所述螺栓用作用于寒冷氣候條件的螺栓，而不管螺 栓尺寸。因而，由于已知所制造的螺栓的最大典型長度是特定長度以下，因此不必逐個螺 栓檢查尺寸；而且，如果鋼材中的四種元素Si、Mn、P和Sn的含量比[以質量％計]是已知 的，那么就能夠計算出J參數；因而，能夠判別螺栓能否被用于在寒冷氣候地區安裝的風力 渦輪機。在此應特別指出，鋼材中的四種元素Si、Mn、P和Sn的含量比[以質量％計]被記 載在要提交的鋼材檢查證明書中；因而，風力渦輪機制造商或螺栓制造商不必分析鋼材中 的四種元素Si、Mn、P和Sn的含量比。
另外，作為用于在寒冷氣候地區安裝的風力渦輪機的螺栓的最大典型長度的上述 長度36mm僅是示例性長度；最大典型長度可以是不同于36mm的長度；其中，與其中相對于 作為示例性長度的最大典型長度36mm，確立了 J參數的上限250的圖3情況一樣，相對于另 一個最大典型長度，能夠確立J參數的另一個上限。用這種方法，通過探究螺栓鋼材的J參 數，能夠判別螺栓能否被用于在寒冷氣候地區安裝的風力渦輪機。順便提及，當然，在不是在水中而是在油中快速冷卻而硬化的鋼材的情況下，不得 不確立J參數的另一個上限。接下來解釋對用于在寒冷氣候地區安裝的風力渦輪機的螺栓進行檢查的螺栓檢 查方法；其中，螺栓材料是在水中快速冷卻而硬化的鉻鉬鋼；螺栓的最大典型長度是36mm ； 并且，對于螺栓的要求標準是，在-20°C的氣氛下，卻貝沖擊值大于閾值VEps= 27[J]。圖4顯示了本發明實施方式的螺栓檢查方法的步驟的流程圖。首先，在步驟Sl中，設定了 J參數的上限；在此，如圖3中所解釋的，上限是250 (J =250)。在步驟Sl之后是步驟S2，在步驟2中，獲取了螺栓的鋼材(即，鉻鉬鋼)；鋼材通 常從鋼材制造商處獲得；在獲取鋼材時，必須確保與鋼材一起提供記載了鋼材中四種元素 Si、Mn、P和Sn的含量比[以質量％計]的鋼材檢查證明書。在步驟2中獲得鋼材和證明書之后，在鋼材檢查證明書中記載的四種元素Si、Mn、 P和Sn的含量比[以質量％計]的基礎上計算J參數的值；進一步地，在下列步驟S4中， 判斷J參數的值是否為250以上(即J彡250)。如果步驟S4中的判斷結果是”否”，那么在步驟4之后是步驟5 ；由于步驟S4中的 判斷結果是“否”，所以相應的螺栓材料(作為螺栓原材料)不可用于寒冷氣候條件；盡管螺 栓是由所述原材料制成，但是在步驟S6中將所制造的螺栓用于非寒冷氣候應用，而不管螺 栓尺寸。如果步驟S4中的判斷結果是“是”，那么在步驟4之后是其中制造螺栓的步驟7。在步驟S7之后是其中對在步驟7中制造的螺栓的尺寸(典型長度)進行測定的 步驟S8 ；并且，判斷螺栓尺寸是否為36mm以下。如果步驟S8中的判斷結果是“否”，那么在步驟8之后是步驟9 ；由于步驟S8中的 判斷結果是“否”，所以從螺栓尺寸的觀點來看，在步驟S8中制造的相應螺栓未滿足螺栓可 用于寒冷氣候條件的要求；因而，在步驟S9中，將所制造的螺栓用于非寒冷氣候應用。而如果步驟S8中的判斷結果是“是”，那么將在步驟S8中制造的螺栓用于寒冷氣 候應用。如前所述，通過預先確立J參數的上限，以及通過利用記載在鋼材檢查證明書中 的關于四種元素Si、Mn、P和Sn的含量比[以質量％計]的數據來計算J參數，容易判斷所 制造的螺栓是否可用于寒冷氣候條件。而且，由于能夠利用記載在鋼材檢查證明書中的關于含量比的數據，因此不必分 析所供應的鋼材。另外，在制造(加工)螺栓之前，在供應(獲取)螺栓的鋼材(原材料)的時間 點，能夠計算關于J參數的值；因而，在供應螺栓的鋼材的時間點，即在圖4中的步驟Sl S4階段，從材料韌性的觀點來看，判斷所供應的螺栓原材料是否可用于寒冷氣候條件。因此，在材料購取的時間點，能夠估計可用于寒冷氣候條件的螺栓對全部制造的螺栓之比。因 此，能夠根據需要容易地對螺栓材料追加訂單；因而，能夠降低可用于寒冷氣候條件的螺栓 數未達到必需數的可能性。工業實用性本發明公開了一種用于檢查由鉻鉬鋼制成的螺栓的螺栓檢查方法，由此能夠判斷 所述螺栓是否可用于在寒冷氣候地區安裝的風力渦輪機，而不進行伴隨煩雜工作過程的卻 貝沖擊試驗；因而，能夠將所制造的螺栓分成寒冷氣候應用和非寒冷氣候應用。
權利要求
1.一種螺栓的檢查方法，所述方法用于檢查由鉻鉬鋼通過熱處理過程而制成的螺栓， 從而判斷所述螺栓是否可用于寒冷氣候條件，所述方法包含如下步驟計算以下式表示的J參數，J= (Si% +Mn% ) X (P% +Sn% ) X104，其中Si%、Mn%, 和Sn%分別表示以質量％計的硅百分含量、錳百分含量、磷百分含量和錫百分含量，所 述鉻鉬鋼中的每種百分含量記載在鋼材檢查證明書中，及通過利用所計算的J參數和作為螺栓典型長度的直徑來判斷螺栓是否可用于寒冷氣 候條件。
2.根據權利要求1的螺栓的檢查方法，所述方法還包含計算J參數的上限，其與在寒冷氣候條件下使用的螺栓的最大直徑有關，及在每種螺栓的J參數處于所述上限以下且每種螺栓的直徑處于所述直徑尺寸D以下的 條件基礎上，判斷每種螺栓是否可用于寒冷氣候條件。
3.根據權利要求2的螺栓的檢查方法，所述熱處理過程包含硬化過程；其中在水中快 速冷卻的硬化過程情況下確定的J參數的上限不同于在油中快速冷卻的硬化過程情況下 確定的J參數的上限。
全文摘要
一種要用于極度風力條件下的螺栓的試驗方法，由此能夠將由Cr-Mo鋼制成的螺栓分成可用于寒冷地區的螺栓組和不可用于寒冷地區的螺栓組，而不進行涉及復雜操作的卻貝沖擊試驗。具體來說，一種用于確定由熱處理的Cr-Mo鋼制成的螺栓是否可用于寒冷地區的試驗方法，其中所述確定是在J參數和螺栓直徑兩者的基礎上進行的，所述J參數由下式計算J＝(Si％+Mn％)×(P％+Sn％)×104(其中P％、Si％、Mn％和Sn％分別是在Cr-Mo鋼的檢查證明書中所記載的磷(P)、硅(Si)、錳(Mn)和錫(Sn)的含量(質量％))。
文檔編號G01M13/00GK102077069SQ20098012419
公開日2011年5月25日 申請日期2009年1月9日 優先權日2009年1月9日
發明者中山伸, 多田益男, 沼尻智裕 申請人:三菱重工業株式會社