风电机组高强度螺栓调质热处理工艺研究(图表)

　　4. 质量控制要点
　　调质处理过程中螺栓内部组织和性能的变化无法实时监测，这是质量控制难点之一。以螺栓在炉内加热为例，人们只能测量和控制炉膛的温度，只能从炉温的变化去推测螺栓内部温度场和组织的变化，作为制订加热规程和炉温控制的依据。至少淬火操作，目前还没有一种传感技术手段可以实时反映冷却过程中温度场与组织变化的信息，所以有人将淬火冷却喻为“黑洞”，意指人们对其知之甚少，而有待挖掘的潜力巨大。仅仅依靠调质处理后的检验，事实上并不能严格把住调质处理的质量关。潜伏的隐患常常在产品投入使用才暴露，甚至可能导致重大事故。　
　　（1）认真对热处理工艺进行编制、审核、批准，确保热处理工艺在满足标准、设计规范的基础上尽量优化，保证达到性能指标要求，并保证其可执行性。质量控制人员可以根据实际情况及用户的要求对工艺的合理性提出建议。
　　（2）装炉前应认真核对螺栓头部标记，保证被处理螺栓的信息准确无误和热处理后不丢失以及可辩认。
　　（3）淬火加热过程严格控制，碳势要准确无误，记录每一批螺栓淬火出炉的时间，在出水后应检测工件表面硬度，应大于53HRC。淬火后的显微组织为细针状马氏体，按JB/T9211-2008《中碳钢与中碳合金结构钢马氏体等级》标准评定，淬火马氏体为1 ～ 4 级符合技术要求；表面与芯部淬火硬度均匀度不大于3HRC。
　　（4）为了减少淬火变形和淬火开裂的可能性，最好的办法是凭冷却特性来控制浓度。使用PAG 淬火液的目的是把它作为水的添加剂加入水中来调节其冷却特性。因此，热处理生产中要求控制的也应当是淬火液的冷却特性。
　　实践证明：一是凭经验从螺栓的淬火效果来调整浓度。凭经验调整浓度的做法时是对螺栓的淬火态硬度作记录，做成图表，用来观察同类螺栓的硬度变化趋势。当发现螺栓的淬火硬度连续偏高到一定程度时，及时采取升高浓度等办法来降低实际的冷却速度，就可以防止出现淬火开裂。而当发现螺栓的硬度连续一段时偏低或硬度高低不均，以及有较大变形时，可以考虑降低淬火液浓度来增大冷却速度。经验法需要经验和严格的管理，需要责任心，但很有效，很可靠，适合由工程技术人员来做。二是用冷却特性仪来控制浓度。用冷却特性仪来控制浓度，购买一台KHR-02 便携式冷却介质性能检测仪，具体的做法是定期测量淬火液的冷却特性，主要凭其300℃冷速来确定溶液的有效浓度，再用折光仪按比例来控制浓度
　　（5）回火时，操作人员应准确掌握各区炉温变化，并及时进行调节，保证有效的保温时间，以便使螺栓各个部位组织转变均匀。回火后冷却应按照工艺要求（一般为水冷）执行。
　　（6）对大批量生产的高强度螺栓经调质后，其抗拉强度和屈服比、伸长率都能满足技术要求，但低温冲击性能不能达标的返修。此类高强度螺栓抗拉强度富裕量不多，通过补充回火很难使冲击性能提高。只能通过高温热处理，使其调质后的组织为回火索氏体3 级以下，晶粒度大于5 级，才能使低温冲击满足技术要求。
　　5. 结束语
　　当前风电高强度螺栓在应用中遇到的早期失效，不仅有原材料非金属夹杂物的影响和在调质处理中加热保温不足，显微组织中存在未溶铁素体现象，心部与表面组织、硬度差别的缺陷，还有使用中超拧和安装不当。这将是今后需要重点研究的工艺课题。希望通过本文的探讨，使相关企业对高强度螺栓的调质及质量控制执行过程有更加准确的理解和掌握。