風電機組中的風電軸承(中)

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材料的好壞是決定風電軸承的最重要因素，我國風電軸承與國外差距，材料是主要因素，其次為風電軸承設計、工藝水平和工藝裝備。盡管我們制定了JG/T10705－2007《滾動軸承風力發電機軸承》和修訂GB/T18254－2002《高碳鉻軸承鋼》標準，對其中碳化物、偏析、含氧量和夾雜物等要求有所提升，但受制于國內鋼企冶煉技術和成本等因素，完全實施仍有很大難度。
隨著真空脫氣的廣泛應用，我國軸承鋼的含氧量控制方面有很大提高，已接近國外水平。但在碳化物均勻性、網狀碳化物控制、夾雜物控制等方面仍有較大差距，這就造成國內風電軸承質量先天不足，風電軸承的壽命、可靠性及一致性遜色國外產品。
風電軸承有幾種類型幾十種規格，材料有十幾種，每種材料都有其特點和最佳使用條件，要正確選材，必須考慮軸承零件的服役條件和失效形式，材料本身的價格性能和相應的強化手段及加工條件、制造成本。在工業化國家，各制造公司都對風電軸承零件選材相當重視，他們把積累多年的經驗和多方面知識集成的材料選擇知識(或稱之為方法)編制成手冊，稱之為“藍色圣經”。國際上有關風電軸承零件選材的經驗和知識鮮有報道，而我國軸承行業的風電軸承設計中，沒有成熟的選材方法和經驗，在選材方面存在較大的盲目性，常常因選材不當造成重大損失。不同部位的風電軸承采用不同的材料及熱處理。偏航軸承和變槳軸承轉盤套圈采用42CrMoA鋼的低溫韌性在環境溫度＜－20 ℃，要求沖擊吸收功KV2≥27J，熱處理表面感應淬火的淬硬層深度、表面硬度、軟帶寬度和表面裂紋的控制是必須保證的。增速器軸承用相當于國外STF、HTF鋼的研制，必須控制其殘留奧氏體最佳含量；偏航軸承和變槳軸承傳動系統套圈采用GCr15SiMn、GCr15SiMo和GCr18Mo鋼，化學成分多年基本穩定，約1%碳含量可提供較高的硬度和耐磨性、約1.5%鉻可獲得足夠的淬透性并保證生成細小穩定的合金滲碳體，同時提供適當的耐蝕性，主要用于壁厚＞12 mm,外徑＞250 mm軸承套圈，以及鋼材直徑＞50 mm的圓錐圓柱及球面滾子；直徑＞22 mm的軸承零件。

主軸軸承在國產真空脫氣鋼質量尚存一定差距的情況下，采用電渣重熔滲碳鋼ZG20Cr2Ni4A制造，適用有效厚度≥20 mm及直徑≥70 mm軸承套圈和滾子，滲碳層深度2.5～5.0 mm，最高工作溫度≤120 ℃。
軸承鋼交貨狀態大多為球化退火態，以便軸承企業進行切削加工。軸承鋼的球化退火時間很長，耗時耗能將軋制變形或鍛造變形過程與球化退火工藝相結合，可以顯著促進滲碳體的球化過程且得到較為細小的滲碳體顆粒；應加強形變誘導滲碳體球化原理與工藝技術的研究與發展運用。多年研究與生產結果表明，淬火加熱時控制奧氏體
中碳含量在0.5%左右(質量分數)，既可獲得足夠高的淬火基體硬度，又可保證有足夠體積分數的合金滲碳體阻
止奧氏體晶粒長大，且0.5%左右(質量分數)碳含量的馬氏體具有明顯的板條特征，因而具有較高的韌塑性，由
此可明顯提高軸承的接觸疲勞壽命。
國內風電軸承生產企業的熱處理還停留在保護氣氛的少氧化加熱，采用99.8%以上氮氣＋甲醇或只通入甲醇
作為保護氣氛，爐內碳勢不易控制，熱處理后零件有少量脫碳層，基本可滿足磨削要求。但在倒角、油溝等不磨削位置仍有殘留脫碳層，特別對滾動體的使用壽命還是有一定影響。目前國外先進風電軸承企業已全面推廣可控氣氛的無氧化加熱，采用高純氮氣＋丙烷，爐內碳勢可控制保證爐內氣氛的碳勢與加工零件含碳量基本一致，確保加工風電軸承零件無氧化。這是我們努力的方向。

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