风机轴锻件技术条件详解

风机轴作为风力发电机组的核心传动部件，其技术条件直接关系到机组20年以上的使用寿命。以下是风机轴锻件的关键技术条件规范：

一、材料技术要求

化学成分（以34CrNiMo6为例）

C:0.30-0.38% Si:0.10-0.40% Mn:0.50-0.80%

Cr:1.30-1.70% Ni:1.30-1.70% Mo:0.15-0.30%

P≤0.015% S≤0.005% [H]≤1.0ppm

冶炼要求

必须采用电炉+LF精炼+VD真空脱气工艺

氧含量[O]≤15ppm，夹杂物评级A/B/C/D类均≤1.5级

二、锻件锻造工艺规范

关键工艺参数

工序温度控制变形量要求特殊控制要点

加热 1180±20℃ - 阶梯式升温 

镦粗 1150-1100℃ 压缩比≥60% 中心压实 

拔长 1050-950℃ 锻造比≥5 多向锻造 

终锻 ≥850℃ - 红外测温监控 

组织要求

晶粒度：ASTM 6-8级（关键截面）

流线：连续度≥95%，与轴线夹角≤15°

三、热处理技术条件

调质处理

淬火：850-880℃保温后水淬（芯部冷却速率≥5℃/s）

回火：620±10℃保温12h（真空炉处理）

性能指标

抗拉强度：850-1000MPa

屈服强度：≥700MPa

延伸率：≥16%

-40℃冲击功：≥40J（V型缺口）

四、尺寸与形位公差

加工余量

直径范围(mm)粗加工余量(mm)精加工余量(mm)

≤500 12±2 2±0.5 

500-1000 15±3 3±0.5 

>1000 20±5 5±1.0 

关键公差

轴承位圆柱度：≤0.01mm

法兰端面跳动：≤0.03mm/m

轴身直线度：≤1mm/8m

五、无损检测要求

超声波检测

检测标准：EN 10228-3 Class 2

验收标准：

单个缺陷≤Φ2mm

密集缺陷面积≤20mm²

底波损失≤6dB

表面检测

磁粉检测：按ISO 4986标准

渗透检测：按ISO 3452标准（不锈钢材质）

六、表面处理

防腐涂层

陆上风机：热喷锌（80-120μm）+封闭漆

海上风机：HVOF喷涂WC-10Co-4Cr（200-300μm）

强化处理

喷丸强度：0.35-0.45mmA

表面压应力：≥-600MPa

七、特殊试验

全尺寸疲劳试验

试验载荷：1.5倍额定扭矩

循环次数：≥10⁷次（R=-1）

断裂韧性测试

CTOD试验：δ≥0.15mm（-40℃）

八、文件与认证

必备文件

材料质保书（含熔炼分析）

热处理工艺曲线记录

全尺寸检测报告

无损检测报告

认证要求

陆上风机：GL2010认证

海上风机：DNVGL-ST-0376认证

九、特殊工况补充要求

低温环境

-40℃夏比冲击：侧膨胀值≥0.38mm

断裂韧性：KIC≥80MPa·m¹/²

腐蚀环境

盐雾试验：≥3000小时（ISO 9227）

氢致开裂试验：通过NACE TM0284

注：本技术条件需结合IEC 61400-6和GB/T 19072等标准执行。对于8MW以上风机主轴锻件，需额外进行有限元分析验证应力分布（安全系数≥1.8）。关键截面应进行残余应力测试（X射线衍射法），表面应力梯度≤15%/mm。