CN102077069A - 螺栓的检查方法 - Google Patents

Abstract

一种要用于极度风力条件下的螺栓的试验方法，由此能够将由Cr-Mo钢制成的螺栓分成可用于寒冷地区的螺栓组和不可用于寒冷地区的螺栓组，而不进行涉及复杂操作的却贝冲击试验。具体来说，一种用于确定由热处理的Cr-Mo钢制成的螺栓是否可用于寒冷地区的试验方法，其中所述确定是在J参数和螺栓直径两者的基础上进行的，所述J参数由下式计算：J＝(Si％+Mn％)×(P％+Sn％)×10⁴(其中P％、Si％、Mn％和Sn％分别是在Cr-Mo钢的检查证明书中所记载的磷(P)、硅(Si)、锰(Mn)和锡(Sn)的含量(质量％))。

Description

螺栓的检查方法

技术领域

本发明涉及一种用于检查螺栓，特别是要用于在寒冷气候地区安装的风力涡轮机的螺栓的检查方法；由此，在所述检查方法中，能够判断作为检查对象的螺栓能否用于风力涡轮机。

背景技术

用于风力发电用风力涡轮机的螺栓需要具有高强度和足够的韧性。因此，作为用于风力涡轮机的螺栓的钢材，经常使用具有高强度和足够韧性的铬钼钢。铬钼钢是由铁(Fe)、碳(C)、铬(Cr)和钼(Mo)制成的特种合金钢；即，铬钼钢在除了基础成分铁(Fe)之外还包含碳(C)的碳钢(Fe+C)中具有材料成分铬(Cr)和钼(Mo)；向钢中添加铬元素提高了其硬化性；向钢中添加钼元素进一步提高了其硬化性；而且，在回火过程中，铬钼钢不易变软和变脆。

就成分的百分率[以质量％计]而言，现在解释作为用于风力涡轮机的螺栓材料的铬钼钢的成分的实例；铬钼钢包含：

含量为0.33％以上且0.38％以下的碳(C)，

含量为0.15％以上且0.35％以下的硅(Si)，

含量为0.60％以上且0.85％以下的锰(Mn)，

含量为0.90％以上且1.20％以下的铬(Cr)，

含量为0.15％以上且0.30％以下或大于0.30％的钼(Mo)，

含量为0.03％以下的磷(P)，及

含量为0.03％以下的硫(S)。

由铬钼钢制成的螺栓具有足够的强度和韧性；因而，在将螺栓用于在非寒冷气候地区安装的风力涡轮机时，没有特别的问题。

另一方面，在环境温度低达-40℃的寒冷气候地区安装的风力涡轮机的情况下，要求用于风力涡轮机的螺栓材料的却贝冲击强度等于或大于作为材料韧性指标的-20℃条件的27[J]。然而，已知，在多个由铬钼钢制成的螺栓中，一些螺栓显示出大于或等于作为材料韧性指标的-20℃条件的27[J]却贝冲击强度，而一些螺栓显示出小于作为材料韧性指标的-20℃条件的27[J]却贝冲击强度；即，在制造多个铬钼钢螺栓的情况下，一些螺栓的却贝冲击强度不满足等于或大于作为材料韧性指标的-20℃条件的27[J]却贝冲击强度要求。因此，不能将未满足却贝冲击强度要求的铬钼钢螺栓用作待用于在寒冷气候地区安装的风力涡轮机的螺栓。

由于上述原因，有时考虑将不同于铬钼钢的钢材用于待用于在寒冷气候地区安装的风力涡轮机的螺栓；因而，考虑了在较低温度下具有高却贝冲击强度特性，即，具有较高低温韧性特性的作为铬钼钢替代物的材料。

专利文献1(日本特开平8-67950号公报)公开了一种具有优异强度和韧性的马氏体不锈钢；自然，这种马氏体不锈钢能够用作低温韧性高的材料。所述马氏体不锈钢包含：

含量为0.05％以上且0.15％以下[以质量％计]的碳(C)，

含量为2％以下[以质量％计]的硅(Si)，

含量为2％以下[以质量％计]的锰(Mn)，及

含量为10％～20％[以质量％计]的铬(Cr)。

而且，在马氏体不锈钢的晶体结构基质中，马氏体不锈钢包含体积百分率为1～30％的粒径小于2微米的微细碳化物，所述微细碳化物均匀地分散在基质中；其中，将材料的原始奥氏体粒径微细化成30微米以下。用这种方法，改进了马氏体不锈钢的韧性。

然而，为了制造在专利文献1中公开的马氏体不锈钢，不得不在晶体结构中添加大量铬；从而，用于提高螺栓用钢材的强度的铁类回火碳化物不能容易地析出和生长；因而，难以提高专利文献1中提出的材料的强度。因此，难以利用所提出的材料作为在寒冷气候地区安装的风力涡轮机中使用的螺栓材料。

而且，如果将可用于在寒冷气候地区安装的风力涡轮机的螺栓的材料与在非寒冷气候地区安装的风力涡轮机中用作螺栓材料的铬钼钢一起使用，那么必须在分别的设备中制造这两种材料；因此，原始成本以及运行费用增加。

因而，如前所述的背景可能带来将由铬钼钢制成的螺栓分成两类的想法；第一类是可用作在寒冷气候地区安装的风力涡轮机的螺栓的螺栓种类，第二类是不可用作在寒冷气候地区安装的风力涡轮机的螺栓的螺栓种类；其中，分类标准是每种螺栓材料的却贝冲击强度是否大于或等于却贝冲击值27[J](在-20℃下)，所述值27[J]作为源于对要用于在寒冷气候地区安装的风力涡轮机的螺栓的要求的阈值。

为了进行螺栓的分类，例如，可以考虑每一个生产批量的铬钼钢螺栓取样一个螺栓，从而对取样螺栓进行却贝冲击试验；如果取样螺栓的却贝冲击值满足所述标准，那么认为属于所述生产批量的螺栓可用于寒冷气候条件；如果未满足所述标准，那么认为属于所述生产批量的螺栓不可用于寒冷气候条件。

用这种方法，就不必在分别的设备中制造用于寒冷气候条件和非寒冷气候条件的两种钢材；因而，能够准备用于寒冷和非寒冷气候条件的两种钢材，而不增加原始成本和运行费用。

另一方面，在却贝冲击试验中，对带缺口的棱柱状(right prism shape)的试验片进行试验，由此通过高速冲击将试验片破坏；在破坏试验片所需的冲击能量的基础上，评价试验片的韧性。因此，为了进行却贝冲击试验，不得不对从所述生产批量的螺栓中取样的取样螺栓进行切割，从而制造棱柱状试验片；因而，在准备试验片时，需要复杂且耗时的工作。因此，进行铬钼钢螺栓的却贝冲击试验和在却贝冲击试验结果的基础上将铬钼钢螺栓分成两类(即可用于寒冷气候条件的螺栓和不可用于寒冷气候条件的螺栓)需要数小时的工作；并且，复杂的工作过程是必需的。

而且，存在另一个问题；按照其中通过利用却贝冲击试验来判断所制造的铬钼钢螺栓是否可用于寒冷气候条件的上述方法，直到却贝冲击试验完成，才能进行关于所述批量螺栓是否可用的判断。而且，由于在进行却贝冲击试验之前可用的螺栓数对全部制造的螺栓数之比尚不清楚，所以不能判断是否准备了必需数量的可用于寒冷气候的螺栓；在一些情况下，不能及时为风力涡轮机的构建工作准备必需数量的螺栓。

发明内容

考虑到上述问题，本发明旨在提供一种用于检查由铬钼钢制成的螺栓的螺栓检查方法，由此能够判断螺栓是否可用于在寒冷气候地区安装的风力涡轮机，而不进行伴随烦杂工作过程的却贝冲击试验。

为了解决上述问题，本发明旨在提供一种螺栓的检查方法，用于检查由铬钼钢通过热处理过程制成的螺栓，从而判断所述螺栓是否可用于寒冷气候条件，所述方法包含如下步骤：

计算以下式表示的J参数，J＝(Si％+Mn％)×(P％+Sn％)×10⁴，其中Si％、Mn％、P％和Sn％分别表示以质量％计的硅百分含量、锰百分含量、磷百分含量和锡百分含量，铬钼钢中的每种百分含量记载在钢材检查证明书中，及

通过利用所计算的J参数和作为螺栓典型长度的直径来判断螺栓是否可用于寒冷气候条件。

在此需指出，钢材检查证明书是指由钢材制造商出版并证明钢材检查记录的证明书；并且，在证明书中毫无疑问记载了包含至少四种元素，即硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)和锡(Sn)的元素百分含量(以质量％计)的数据。

另一方面，判断螺栓(原材料)是否可用于寒冷气候应用在以往是通过评价作为材料韧性指标的螺栓材料(由螺栓的钢材制造商供应的原材料)的却贝冲击值来进行的。

本发明的发明人揭示了，以等式(后述的)表示的J参数和螺栓直径可以作为螺栓材料即供应的铬钼钢的却贝冲击值指标；并且，本发明人发现，在J参数和螺栓直径的基础上，能够判断螺栓(原材料)是否可用于寒冷气候条件。

通过在J参数和螺栓直径的基础上判断螺栓是否可用于寒冷气候条件，能够省去包含复杂过程的耗时的却贝冲击试验；因此，能够缩短螺栓检查时间且能够简化这一系列工作过程。

而且，在计算J参数的过程中，使用了记载在钢材检查证明书中的以质量％计的硅(Si)百分含量、锰(Mn)百分含量、磷(P)百分含量和锡(Sn)百分含量的值；因此，从螺栓制造商的观点来看，能够省去钢材成分的分析。因此，能够以更短的时间来计算J参数。

上面公开的发明的优选实施方式是如下的螺栓检查方法，所述方法还包含：

计算J参数的上限，其与在寒冷气候条件下使用的螺栓的最大直径有关，及

在每种螺栓的J参数处于所述上限以下且每种螺栓的直径处于直径尺寸D以下的条件基础上，判断每种螺栓是否可用于寒冷气候条件。

当规定了螺栓的最大直径时，在计算的J参数的基础上能够判断每种螺栓是否可用于寒冷气候条件。因而，能够进一步缩短螺栓检查时间。

此外，只要最大螺栓直径是已知的，那么每种螺栓的直径就变得不重要了；即，不将每种螺栓的直径用于判断每种螺栓是否可用于寒冷气候条件。而且，由于J参数能够由记载在钢材检查证明书中的数据(关于硅(Si)百分含量、锰(Mn)百分含量、磷(P)百分含量和锡(Sn)百分含量)来计算；换句话说，从考虑材料韧性的观点来看，在采购螺栓钢材的时间点，就能够判断(简单地)每种螺栓是否可用于寒冷气候条件。

另一个优选实施方式是如下的螺栓检查方法：所述热处理过程包含硬化过程；其中在水中快速冷却的硬化过程情况下确定的J参数的上限不同于在油中快速冷却的硬化过程情况下确定的J参数的上限。

在水中快速冷却的钢硬化过程中的冷却速度高于在油中快速冷却的钢硬化过程中的冷却速度；因此，与在油中快速冷却而硬化的螺栓材料相比，在水中快速冷却而硬化的螺栓材料具有更大的韧度值，即更大的却贝冲击值。通过确立在水中快速冷却而硬化的材料和在油中快速冷却而硬化的材料的不同上限，能够进一步精确地判断每种螺栓是否可用于寒冷气候条件。

如上所述，按照本发明，提供了一种用于检查由铬钼钢制成的螺栓的螺栓检查方法，由此能够判断所述螺栓是否可用于寒冷气候条件，而不进行伴随烦杂工作过程的却贝冲击试验；即能够将螺栓分成寒冷气候应用和非寒冷气候条件应用的螺栓。

附图说明

现在将参考本发明的优选实施方式和附图更详细地描述本发明，其中：

图1显示了螺栓材料的却贝冲击值达到标准值(vE_平均＝27[J])时的环境温度，其中横轴表示螺栓外形的典型长度；纵轴表示标准值(vE_平均＝27[J])的环境温度；在图中绘出了特征线，每条特征线对应一个J参数，每条特征线表明在螺栓外形和标准值(vE_平均＝27[J])的环境温度之间的关系，所述螺栓在硬化情况下通过油淬火而制造出来；

图2显示了螺栓材料的却贝冲击值达到标准值(vE_平均＝27[J])时的环境温度，其中横轴表示螺栓外形的典型长度；纵轴表示标准值(vE_平均＝27[J])的环境温度；在图中绘出了特征线，每条特征线对应一个J参数，每条特征线表明在螺栓外形和标准值(vE_平均＝27[J])的环境温度之间的关系，所述螺栓在硬化情况下通过水淬火而制造出来；

图3显示了螺栓材料的却贝冲击值达到关于J参数的标准值(vE_平均＝27[J])时的环境温度；横轴表示J参数；纵轴表示标准值(vE_平均＝27[J])的环境温度；其中，由铬钼钢制成的螺栓在硬化情况下通过水淬火而制造出来；

图4显示了本发明实施方式的螺栓检查方法的步骤流程图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图中所示的实施方式详细描述本发明。然而，在这些实施方式中描述的部件的尺寸、材料、形状、相对方位等不应当被理解为将本发明的范围限制于此，除非另有特别说明。

本发明的发明人已经研究了对由铬钼钢制成的螺栓材料的却贝冲击值有影响的因素，所述材料的含量[以质量％计]为：

含量为0.33％以上且0.38％以下的碳(C)，

含量为0.15％以上且0.35％以下的硅(Si)，

含量为0.60％以上且0.85％以下的锰(Mn)，

含量为0.90％以上且1.20％以下的铬(Cr)，

含量为0.15％以上且0.30％以下或大于0.30％的钼(Mo)，

含量为0.03％以下的磷(P)，及

含量为0.03％以下的硫(S)。

研究结果揭示，以下式(1)表示的J参数可作为螺栓材料即铬钼钢的却贝冲击值的指标：

J＝(Si％+Mn％)×(P％+Sn％)×10⁴        (1)，

其中Si％、Mn％、P％和Sn％分别表示以质量％计的硅百分含量、锰百分含量、磷百分含量和锡百分含量。

实际上，可以将所提交的关于螺栓材料的检查证明书中的值用于评价等式(1)中的J参数。

关于J参数可作为却贝冲击值指标这一结论，下文对其研究内容进行解释。

准备了二十一种螺栓以用于试验；在制造螺栓时，对包含上述含量百分比的元素的熔融铬钼钢进行轧制；在通过退火进行软化后，使铬钼钢伸长，从而形成螺栓形状；然后，通过加热以及通过在油中快速冷却使铬钼钢硬化；进一步地，在重新加热并在重新加热的温度下保持预定的时间间隔之后，通过退火(缓慢冷却)使铬钼钢回火。所述二十一种如下：

(7种)J＝100，7种典型长度(螺栓外形)28、30、32、35、36、38和40mm；

(7种)J＝200，7种典型长度(螺栓外形)28、30、32、35、36、38和40mm；

(7种)J＝300，7种典型长度(螺栓外形)28、30、32、35、36、38和40mm；

其中，典型长度(螺栓外形)是指螺栓轴部的直径。

却贝冲击试验用试验片由上述二十一种螺栓制成；利用所述试验片来进行却贝冲击试验。在该研究中，探究了每种试验片的却贝冲击值满足标准时的温度(即每种螺栓的却贝冲击值vE_平均达到27[J]时的温度条件)。如前所述，阈值27[J]本身源自对用于在环境温度低至-40℃的寒冷气候地区安装的风力涡轮机的螺栓的要求。作为对该事实低温的响应，在实际的却贝冲击试验中，标准是用于风力涡轮机的螺栓材料的却贝冲击强度等于或大于作为材料韧性指标的-20℃条件的27[J]。并且，将研究结果示于图1中。

在图1中，响应于每个J参数的是，源于通过在油中快速冷却的过程而制造的每种螺栓的试验片的却贝冲击值满足所述标准时的最低温度，将所述温度以螺栓典型长度(横轴)和温度(纵轴)之间的关系示出。换句话说，相对于横轴中的典型长度，纵轴的温度是螺栓材料的却贝冲击值达到却贝冲击值vE_平均中的阈值27[J]的最低温度；其中，温度和典型长度[以mm计]之间的关系沿每个J参数排列。

如图1中所示，观察到，沿着恒定的J参数，最低温度倾向于随着螺栓典型长度的变大而增加，因此，最低温度是指源于每种螺栓的试验片的却贝冲击值满足却贝冲击值vE_平均中的阈值27[J]的温度。

另一方面，观察到，当将典型长度保持为恒定值时，最低温度倾向于随着J参数的增加而增加。

从图1可理解，在J参数等于100的条件下，典型长度在28～40mm间隔内的所有螺栓的最低温度在-100℃～-80℃的范围内；其中，最低温度是源于每种螺栓的试验片的却贝冲击值满足阈值vE_平均＝27[J]的温度。因此，能够认识到，典型长度是40mm以下的螺栓可用于寒冷气候条件。

而且理解到，在J参数等于200的条件下，典型长度在28～38mm间隔内的螺栓的最低温度是-20℃以下；其中，最低温度是源于每种螺栓的试验片的却贝冲击值满足阈值vE_平均＝27[J]的温度。因此，能够认识到，典型长度是38mm以下的螺栓可用于寒冷气候条件。

另外还理解到，在J参数等于300的条件下，典型长度在28～40mm间隔内的所有螺栓的最低温度高于-20℃；其中，最低温度是源于每种螺栓的试验片的却贝冲击值满足阈值vE_平均＝27[J]的温度。因此，典型长度是28mm以上的螺栓不可用于寒冷气候条件。

接下来，准备了下列二十一种螺栓以用于试验；在制造螺栓时，对包含上述含量百分比的元素的熔融铬钼钢进行轧制；在通过退火进行软化后，使铬钼钢伸长，从而形成螺栓形状；然后，通过加热以及通过在水中快速冷却使铬钼钢硬化；进一步地，在重新加热并在重新加热的温度下保持预定的时间间隔之后，通过退火(缓慢冷却)使铬钼钢回火。所述二十一种如下：

(7种)J＝100，7种典型长度(螺栓外形)28、30、32、35、36、38和40mm；

(7种)J＝200，7种典型长度(螺栓外形)28、30、32、35、36、38和40mm；

(7种)J＝300，7种典型长度(螺栓外形)28、30、32、35、36、38和40mm；

其中，典型长度(螺栓外形)是指螺栓轴部的直径。

上面刚描述的二十一种螺栓的制造方法与用于绘制图1的二十一种螺栓的制造方法相同，不同之处在于，在硬化过程中，前一种方法应用在油中快速冷却，而后一种方法应用在水中快速冷却。

却贝冲击试验用试验片由上述二十一种螺栓制成；利用所述试验片进行却贝冲击试验。而且，在该研究中，探究了每种试验片的却贝冲击值满足所述标准时的温度(即每种螺栓的却贝冲击值vE_平均达到27[J]时的温度条件)。将研究结果示于图2中。

在图2中，响应于每个J参数的是，源于通过在水中快速冷却的过程而制造的每种螺栓的试验片的却贝冲击值满足所述标准时的最低温度，将所述温度以螺栓典型长度(横轴)和温度(纵轴)之间的关系示出。换句话说，相对于横轴中的典型长度，纵轴的温度是螺栓材料的却贝冲击值达到却贝冲击值vE_平均中的阈值27[J]的最低温度；其中，温度和典型长度[以mm计]之间的关系沿每个J参数排列。

如图2中所示，观察到，沿着恒定的J参数，最低温度倾向于随着螺栓典型长度的变大而增加，其中最低温度是指源于每种螺栓的试验片的却贝冲击值满足却贝冲击值vE_平均中的阈值27[J]的温度。

另一方面，观察到，当将典型长度保持为恒定值时，最低温度倾向于随着J参数的增加而增加。

从图2可理解，在J参数等于100的条件下，典型长度是32mm以下的螺栓的最低温度是-20℃以下；其中，最低温度是源于每种螺栓的试验片的却贝冲击值满足阈值vE_平均＝27[J]的温度。因此，在J参数等于100的条件下，典型长度是32mm以下的螺栓可用于寒冷气候条件。

而且还理解到，在J参数等于200或300的条件下，典型长度在28～40mm间隔内的所有螺栓的最低温度是-20℃以下；其中，最低温度是源于每种螺栓的试验片的却贝冲击值满足阈值vE_平均＝27[J]的温度。因此，能够认识到，在J参数等于200或300的条件下，典型长度在28～40mm间隔内的所有螺栓可用于寒冷气候条件。

而且，当将注意力集中在钢硬化过程中的快速冷却是在油中还是在水中进行时，理解到，与在油中快速冷却的方法相比，在水中快速冷却的方法倾向于提供更低的最低温度，所述最低温度是源于每种螺栓的试验片的却贝冲击值满足阈值vE_平均＝27[J]的温度；其中在该比较中，螺栓的典型长度和J参数应该是相同的。

例如，参考图1和图2，在通过在油中快速冷却硬化而制造的螺栓的情况下，对应于200的J参数和36mm的典型螺栓长度的最低温度是-35℃(参考图1)，而在通过在水中快速冷却硬化而制造的螺栓的情况下，对应于相同条件(J＝200，螺栓尺寸36mm)的最低温度是-55℃(参考图2)。因而，能够得出结论，与在油中快速冷却的硬化方法相比，在水中快速冷却的硬化方法提供了具有更高韧性的螺栓。

能够观察到与在油中快速冷却的硬化方法相比，在水中快速冷却的硬化方法提供了具有更高韧性的螺栓的趋势，而与J参数的值或螺栓典型长度无关。考虑原因可归因于如下事实：与在油中快速冷却的相对较慢的速度相比，在水中快速冷却相对较快的速度向硬化对象提供了进一步提高的韧性。

接下来，继续讨论采用典型长度是36mm以下的螺栓，所述采用与用于在寒冷气候地区安装的风力涡轮机的螺栓有关；其中，关注J参数。

而且，在显示了与在钢硬化时在水中快速冷却有关的数据的图2中螺栓的全部数据中，关注了典型长度等于36mm的螺栓的数据。将讨论的研究结果示于图3中。

图3显示了在螺栓的却贝冲击值满足阈值vE_平均＝27[J]时的最低温度与J参数之间的关系；其中，螺栓材料是在水中快速冷却而硬化的铬钼钢。在图3中，纵轴和横轴分别表示最低温度[以℃计]和J参数。

从图3可理解，螺栓的却贝冲击值满足阈值vE_平均＝27[J]的最低温度与J参数呈线性关系；随着J参数变大，螺栓的却贝冲击值满足阈值vE_平均＝27[J]的最低温度变高。

如前所述，在环境温度变得低达-40℃的寒冷气候地区安装的风力涡轮机的情况下，要求源于风力涡轮机用螺栓的试验片的却贝冲击值满足如下标准：在-20℃的气氛下，却贝冲击值是阈值vE_平均＝27[J]以上。图3涉及典型长度等于36mm的螺栓的数据；而且，在螺栓硬化过程中，应用了在水中的快速冷却。由结果理解到，为满足在-20℃的气氛下却贝冲击值是阈值vE_平均＝27[J]以上的标准，J参数可以为250以下。

而且，还考虑了典型长度小于36mm的螺栓。由于从图2得出下列结论：典型长度小于36mm的螺栓的韧性大于典型长度等于36mm的螺栓的韧性，所以在J参数为250以下的条件下，典型长度小于36mm的所有螺栓都能够通过下列标准：在-20℃的气氛下却贝冲击值大于阈值vE_平均＝27[J]；即，在用于在寒冷气候地区安装的风力涡轮机的螺栓的最大典型长度不超过36mm的情况下，在满足-20℃的气氛下却贝冲击值大于阈值vE_平均＝27[J]这一标准的J参数≤250条件下，能够将所述螺栓用作用于寒冷气候条件的螺栓，而不管螺栓尺寸。

因而，由于已知所制造的螺栓的最大典型长度是特定长度以下，因此不必逐个螺栓检查尺寸；而且，如果钢材中的四种元素Si、Mn、P和Sn的含量比[以质量％计]是已知的，那么就能够计算出J参数；因而，能够判别螺栓能否被用于在寒冷气候地区安装的风力涡轮机。在此应特别指出，钢材中的四种元素Si、Mn、P和Sn的含量比[以质量％计]被记载在要提交的钢材检查证明书中；因而，风力涡轮机制造商或螺栓制造商不必分析钢材中的四种元素Si、Mn、P和Sn的含量比。

另外，作为用于在寒冷气候地区安装的风力涡轮机的螺栓的最大典型长度的上述长度36mm仅是示例性长度；最大典型长度可以是不同于36mm的长度；其中，与其中相对于作为示例性长度的最大典型长度36mm，确立了J参数的上限250的图3情况一样，相对于另一个最大典型长度，能够确立J参数的另一个上限。用这种方法，通过探究螺栓钢材的J参数，能够判别螺栓能否被用于在寒冷气候地区安装的风力涡轮机。

顺便提及，当然，在不是在水中而是在油中快速冷却而硬化的钢材的情况下，不得不确立J参数的另一个上限。

接下来解释对用于在寒冷气候地区安装的风力涡轮机的螺栓进行检查的螺栓检查方法；其中，螺栓材料是在水中快速冷却而硬化的铬钼钢；螺栓的最大典型长度是36mm；并且，对于螺栓的要求标准是，在-20℃的气氛下，却贝冲击值大于阈值vE_平均＝27[J]。

图4显示了本发明实施方式的螺栓检查方法的步骤的流程图。

首先，在步骤S1中，设定了J参数的上限；在此，如图3中所解释的，上限是250(J＝250)。

在步骤S1之后是步骤S2，在步骤2中，获取了螺栓的钢材(即，铬钼钢)；钢材通常从钢材制造商处获得；在获取钢材时，必须确保与钢材一起提供记载了钢材中四种元素Si、Mn、P和Sn的含量比[以质量％计]的钢材检查证明书。

在步骤2中获得钢材和证明书之后，在钢材检查证明书中记载的四种元素Si、Mn、P和Sn的含量比[以质量％计]的基础上计算J参数的值；进一步地，在下列步骤S4中，判断J参数的值是否为250以上(即J≥250)。

如果步骤S4中的判断结果是”否”，那么在步骤4之后是步骤5；由于步骤S4中的判断结果是“否”，所以相应的螺栓材料(作为螺栓原材料)不可用于寒冷气候条件；尽管螺栓是由所述原材料制成，但是在步骤S6中将所制造的螺栓用于非寒冷气候应用，而不管螺栓尺寸。

如果步骤S4中的判断结果是“是”，那么在步骤4之后是其中制造螺栓的步骤7。

在步骤S7之后是其中对在步骤7中制造的螺栓的尺寸(典型长度)进行测定的步骤S8；并且，判断螺栓尺寸是否为36mm以下。

如果步骤S8中的判断结果是“否”，那么在步骤8之后是步骤9；由于步骤S8中的判断结果是“否”，所以从螺栓尺寸的观点来看，在步骤S8中制造的相应螺栓未满足螺栓可用于寒冷气候条件的要求；因而，在步骤S9中，将所制造的螺栓用于非寒冷气候应用。

而如果步骤S8中的判断结果是“是”，那么将在步骤S8中制造的螺栓用于寒冷气候应用。

如前所述，通过预先确立J参数的上限，以及通过利用记载在钢材检查证明书中的关于四种元素Si、Mn、P和Sn的含量比[以质量％计]的数据来计算J参数，容易判断所制造的螺栓是否可用于寒冷气候条件。

而且，由于能够利用记载在钢材检查证明书中的关于含量比的数据，因此不必分析所供应的钢材。

另外，在制造(加工)螺栓之前，在供应(获取)螺栓的钢材(原材料)的时间点，能够计算关于J参数的值；因而，在供应螺栓的钢材的时间点，即在图4中的步骤S1～S4阶段，从材料韧性的观点来看，判断所供应的螺栓原材料是否可用于寒冷气候条件。因此，在材料购取的时间点，能够估计可用于寒冷气候条件的螺栓对全部制造的螺栓之比。因此，能够根据需要容易地对螺栓材料追加订单；因而，能够降低可用于寒冷气候条件的螺栓数未达到必需数的可能性。

工业实用性

本发明公开了一种用于检查由铬钼钢制成的螺栓的螺栓检查方法，由此能够判断所述螺栓是否可用于在寒冷气候地区安装的风力涡轮机，而不进行伴随烦杂工作过程的却贝冲击试验；因而，能够将所制造的螺栓分成寒冷气候应用和非寒冷气候应用。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种螺栓的检查方法，所述方法用于检查由铬钼钢通过热处理过程而制成的螺栓，从而判断所述螺栓是否可用于寒冷气候条件，所述方法包含如下步骤：

计算以下式表示的J参数，J＝(Si％+Mn％)×(P％+Sn％)×10⁴，其中Si％、Mn％、P％和Sn％分别表示以质量％计的硅百分含量、锰百分含量、磷百分含量和锡百分含量，所述铬钼钢中的每种百分含量记载在钢材检查证明书中，及

通过利用所计算的J参数和作为螺栓典型长度的直径来判断螺栓是否可用于寒冷气候条件。

2.根据权利要求1的螺栓的检查方法，所述方法还包括：

计算J参数的上限，其与在寒冷气候条件下使用的螺栓的最大直径有关，及

在每种螺栓的J参数处于所述上限以下且每种螺栓的直径处于螺栓的所述最大直径以下的条件基础上，判断每种螺栓是否可用于寒冷气候条件。

3.根据权利要求2的螺栓的检查方法，所述热处理过程包含硬化过程；其中在水中快速冷却的硬化过程情况下确定的J参数的上限不同于在油中快速冷却的硬化过程情况下确定的J参数的上限。

Claims (3)

1.一种螺栓的检查方法，所述方法用于检查由铬钼钢通过热处理过程而制成的螺栓，从而判断所述螺栓是否可用于寒冷气候条件，所述方法包含如下步骤：

计算以下式表示的J参数，J＝(Si％+Mn％)×(P％+Sn％)×10⁴，其中Si％、Mn％、P％和Sn％分别表示以质量％计的硅百分含量、锰百分含量、磷百分含量和锡百分含量，所述铬钼钢中的每种百分含量记载在钢材检查证明书中，及

通过利用所计算的J参数和作为螺栓典型长度的直径来判断螺栓是否可用于寒冷气候条件。

2.根据权利要求1的螺栓的检查方法，所述方法还包含：

计算J参数的上限，其与在寒冷气候条件下使用的螺栓的最大直径有关，及

在每种螺栓的J参数处于所述上限以下且每种螺栓的直径处于所述直径尺寸D以下的条件基础上，判断每种螺栓是否可用于寒冷气候条件。

3.根据权利要求2的螺栓的检查方法，所述热处理过程包含硬化过程；其中在水中快速冷却的硬化过程情况下确定的J参数的上限不同于在油中快速冷却的硬化过程情况下确定的J参数的上限。

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