风电产业是可再生能源领域的重要组成部分，而风电螺栓则是风力发电设备中的重要连接元件。风电螺栓安装的可靠性和预紧力的准确计量直接决定着风力发电机组安全和稳定地运行。

（资料图：金风科技）

定义

螺栓是一种机械零件，配用螺母的圆柱形带螺纹的紧固件。螺栓由头部和螺杆（带有外螺纹的圆柱体）两部分组成，需与螺母配合，用于紧固连接两个带有通孔的零件。螺栓连接的连接方式广泛应用于机械设备、汽车、航空航天等领域，是紧固件连接中最基本的一种结构形式。

螺栓也是风力发电机中最常用的紧固件之一，主要用于连接塔筒各段、机舱与塔筒、发电机与机舱、叶片与轮毂等关键部件。螺栓通常需要具备高强度、抗疲劳和耐腐蚀等性能，以确保风力发电机在恶劣环境下的安全运行。

（资料图：中成发展）

风电螺栓主要是用在风力发电行业上的塔筒固定和变桨法兰上的固定的，常用有两种：发黑处理的高强度双头螺柱和直径20-42cm的超长超大螺栓，且螺栓的强度等级要求高，多为8.8级和12.9级。

材料选择

风电行业中常用的螺栓材料包括碳钢、合金钢和不锈钢等。其中，合金钢螺栓的强度通常为8.8级或10.9级，而不锈钢螺栓的抗腐蚀性能要好于普通钢材。

碳钢螺栓：碳钢螺栓是最常见的材料，价格相对较低，适用于一般负荷和温度条件下的连接。碳钢螺栓主要包括8.8级、10.9级和12.9级，数字表示该级别的螺栓抗拉强度的倍数，例如8.8级螺栓的抗拉强度为8倍。

不锈钢螺栓：不锈钢螺栓具有良好的抗腐蚀性能，可用于在潮湿环境或要求抗腐蚀的场合。常见的不锈钢材料有304和316。304不锈钢螺栓适用于一般的室内环境，而316不锈钢螺栓适用于海洋环境等更严酷的腐蚀环境。

合金钢螺栓：合金钢螺栓具有更高的抗拉强度和耐腐蚀性能，适用于高负荷和高温环境。例如，12CrMoV合金钢螺栓常用于高温和高压条件下的连接，其抗拉强度远高于普通的碳螺栓。

特点

1.高强度

风电高强螺栓主要应用于风电机组和风电塔的连接，在高海拔和强风环境下工作，对螺栓的强度要求很高。高强度的螺栓能够承担更大的拉伸力和剪切力，确保风电机组的安全运行。同时，高强度的螺栓能够减少连接点的数量，简化施工流程，提高工作效率。

2.高精度

螺栓的制造精度要求高，以确保在安装后能够紧密连接各个部件，减少因松动或错位导致的安全隐患。

3.抗疲劳

风电机组和风电塔工作在强风环境下，长期受到自身重量和风力的作用，连接件容易发生疲劳断裂。高强度螺栓采用特殊的热处理工艺和无缺陷的工艺技术，能够提高连接件的抗疲劳能力，确保风电机组的安全运行。

4.耐腐蚀

风电机组和风电塔长期在海洋环境下工作，面临着严峻的腐蚀和氧化环境。传统的连接件容易受到海水的腐蚀和氧化，而高强度螺栓采用高强度钢材和特殊的防腐涂层，能够有效地抵御海水的腐蚀和氧化，延长连接件的使用寿命。

螺栓种类

1.高强度螺栓

高强度螺栓是风电行业中最常用的螺栓之一，它们通常由高强度钢制成，并采用热处理技术进行强化。这种螺栓能够承受更大的载荷和拉力，因此在风力涡轮机组的制造和安装中被广泛应用。

（资料图：浙江舟山市正源标准件有限公司-风力发电高强度塔筒螺栓）

2.不锈钢螺栓

不锈钢螺栓是一种防腐蚀性能较好的螺栓，它们通常由不锈钢材料制成，可以在潮湿的环境下长期使用而不会出现腐蚀。在海上风电场等潮湿环境下，不锈钢螺栓被广泛应用。

3.锚栓

锚栓是一种用于风电机组基础固定的螺栓，它们通常由高强度钢制成，并采用螺纹设计以增加固定力。在海上风电场等需要承受大风和大浪的场合，锚栓的固定作用非常重要。

4.钛合金螺栓

钛合金螺栓具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点，在风电行业中被广泛应用于轻量化设计和提高耐久性的领域。例如，在风力涡轮机组的旋翼叶片连接中，钛合金螺栓被用于减轻重量、提高强度和延长使用寿命。

5.可调节螺栓

可调节螺栓是一种能够自动调节松弛度的螺栓，它们可以根据负荷的变化自动调整紧固力，从而提高机械结构的稳定性和安全性。在风力涡轮机组的旋翼叶片连接和轴承连接等场合，可调节螺栓被广泛应用。

螺栓安装

风电行业中螺栓的安装和拧紧力矩非常重要，因为它们直接影响风机叶片和塔筒等部件的安全性和稳定性。为了确保螺栓的安全性，风电企业通常会采用专业的螺栓安装工具和拧紧力矩控制器来进行安装和拧紧。

  螺栓安装中的注意事项： 

1、安装前检查：使用手电等工具对螺栓孔螺纹进行严格检查，确保其内部没有杂质、油污等污染物。此外，我们还需要检查螺纹孔是否存在磕碰、螺牙受损等损伤。

2、安装的要求：确认所用螺栓的批次号，根据各叶型要求，进行螺栓安装。使用除尘布蘸取酒精擦拭螺栓，确保螺栓洁净，确认螺栓无磕碰、划痕或锈蚀，在双头螺栓套上“O”型密封圈1个，并使其安装到螺杆与螺纹的连接斜面处；螺栓与叶根螺栓套连接处，需在螺栓端头处涂抹螺纹紧固剂，在双头螺纹尖端螺栓上涂抹2-3个螺牙；注意：当环境温度比较低的时候，这时一般就要使用促进剂。双头螺栓有内六角的一端在外侧，另一侧涂抹紧固剂并与螺栓套拧紧。

3、圆螺母安装：需要安装圆螺母的叶片一定要确认工艺要求，严禁将圆螺母的位置及方向放置错误。

4、安装后检验：再次确认双头螺栓表面涂层无磕碰、划痕或锈蚀等现象。根据各叶型要求，使用深度尺测量螺栓安装情况，检查螺栓伸出长度是否符合工艺要求。待紧固剂固化后检查螺栓的安装是否稳固，不能出现松动现象。检查螺母、螺栓的位置、方向是否正确，避免出现反向安装的情况。

5、轮毂工装的安装：使用天车将试装轮毂工装吊装至叶片上方，调整轮毂工装位置，使其与叶片根部对正，确保所有螺栓顺畅穿过轮毂工装：再次检查，核实叶片、轮毂工装的配合度。避免风场出现叶片与轮毂对接不上的情况发生。

螺栓生产流程

1.原材料选择：通常情况下制造商会根据螺栓的不同规格，选择相应直径和材质的钢丝材料。

2.球化退火：这些线材到厂之后还需进一步加工，例如中碳钢和中碳合金钢的原材料就要进行球化退火，以获得良好的塑性，减少冷镦时的开裂率。

3.酸洗：钢材在运输和储存的过程中难免会造成锈蚀等情况，所以在线材球化之后还需要进行一步化学酸洗，该步骤是使用酸性溶液清洗钢材表面，去除氧化皮和其他杂质，为冷拔或冷锻等后续工艺提供清洁的表面。

4.线材拉丝：因为所需螺栓产品规格不同，所以线材在酸洗完成之后还需要经过拉丝处理，以加工至符合客户需求的线径。

5.线材成型：根据需求将线材原料加工成螺栓的毛坯，常见的成型方案有冷镦成型、热锻成型。冷镦成型是将线材放入冷镦机中进行冷加工，借助于模具，使金属体积作重新分布及转移，从而加工成所需要的零件或毛坯的加工方法。

6.滚压螺纹：滚压螺纹之前把将要滚压螺纹的部分车削至螺纹中径尺寸。滚(搓)压螺纹是指利用塑性变形使螺纹牙成形的加工方法。它是用带有和被加工的螺纹同样螺距和牙形的滚压(搓丝板)模具，一边挤压圆柱形螺坯，一边使螺坯转动,最终将滚压模具上的牙形转移到螺坯上，使螺纹成形。如果螺纹将来要做热镀锌表面处理，在螺纹加工时就要考虑表面处理对螺纹最终尺寸的影响，在滚压螺纹是就需要提前。

7.热处理：热处理目的是提高紧固件的综合力学性能，热处理工艺对紧固件，特别是高强度螺栓的内部质量有着非常重要的影响。

8.表面处理：用于生产螺栓的材料有很多，包括碳钢、合金钢、以及不锈钢。但最常用最经济的材料还是碳钢。碳钢本身没有防腐能力，因此需要在其表面进行适当的处理才能满足防腐的要求。

9.检验：生产出的螺栓需要经过严格的检验，包括尺寸测量、应力测试、材质检测等，以确保其质量和性能符合标准。检验合格的螺栓会被包装，然后选择合适的运输方式进行发货就可以了。

螺栓质量控制和检测

风电行业中的螺栓通常需要经过多种检测和质量控制程序，以确保其质量符合标准。风电螺栓的检测主要包括外观质量、尺寸和力学性能等方面，外观质量检测主要通过目视和显微镜观察，检查表面是否有裂纹、变形、气泡等缺陷；尺寸检测主要通过测量螺纹尺寸、长度等参数；力学性能检测主要包括抗拉强度、屈服强度、断裂延伸率等。

对于风电螺栓的检测，常用的方法主要有以下几种： 

(1)金相显微镜检测：通过光学显微镜观察螺栓断面的金相组织，确定螺栓的材料等级和组织均匀性。

(2)超声波检测：通过超声波传感器对螺栓进行扫描，并分析回波信号的特征来检测螺栓的内部缺陷，如裂纹、夹杂等。

(3)磁粉检测：通过在螺栓表面喷布磁性颗粒，然后在施加磁力的条件下观察磁粉的分布情况，以检测螺栓表面和近表面的缺陷。

(4)拉伸试验：将螺栓固定在试验机上，施加拉力并记录拉伸加载-变形曲线，以评估螺栓的力学性能。

(5)相位探头检测：通过利用相位差原理，测量螺栓的长度和螺纹深度，以判断螺纹的尺寸和形状是否符合标准。

海上风电螺栓防腐

海上风电设施长期暴露在恶劣的海洋环境中，如强风、高盐雾、海浪、高湿度、极端温差、污损生物等，这些都会对螺栓产生持续的冲击、腐蚀，因此，为了确保风电设施的正常运行，螺栓的防腐防污就愈发关键。

（资料图：电气风电）

螺栓腐蚀通常在初期不易被察觉，因为它在前中期发展较慢，表面变化不明显。但随着腐蚀的进展，后期会出现明显的腐蚀迹象。

  螺栓腐蚀主要分为三种类型： 

①全面腐蚀：这种腐蚀影响螺栓的整个或大部分表面，特点是腐蚀均匀分布。

②缝隙腐蚀：在螺栓安装和使用过程中，可能会损伤螺纹和螺母内侧的防腐层，形成缝隙。这些缝隙内缺氧，导致螺栓迅速腐蚀，严重时会导致螺纹失效和螺栓脱落。

③应力腐蚀：螺栓在应力作用下容易产生缝隙，引发缝隙腐蚀。同时，持续的应力会使锈点发展成裂纹，最终导致螺栓断裂或螺纹损坏失效。

除了使用本身具有反腐蚀性能的不锈钢材料外，其防腐蚀处理还有以下几种方法：

1.表面处理法：这种方法包括喷砂、喷铸铁球或喷钢丸等方式，用以去除螺栓表面的氧化物和锈层，保证其表面洁净。之后，采用合适的表面防腐涂料进行涂刷或喷涂，以起到保护作用。

2.电镀法：将螺栓浸入电解液中，通过电流作用将金属离子沉积在螺栓表面上。这样可以形成很薄的金属膜，遮住螺栓表面，从而提高螺栓的耐腐蚀性。

3.防腐漆法：这也是一种有效的防腐方法。可以选用环氧防腐漆、聚氨酯防腐漆、丙烯酸防腐漆等涂料进行防腐处理。

4.热浸镀锌法：将螺栓浸入熔化的锌中进行防腐处理，锌层可以有效抵抗海水侵蚀。目前还有氟碳涂层法、粉末渗锌法、锌铬膜法、磷化处理法等。

代表企业

飞沃科技

湖南飞沃新能源科技股份有限公司（简称“飞沃科技”），成立于2012年，是一家专注于高端高强度紧固件研发与制造，并提供紧固系统解决方案的国家高新技术企业。产品广泛应用于风电、航空航天、燃气轮机、石油、汽车、高铁及工程机械等高端装备领域。

飞沃科技生产的风机叶片预埋螺套、机舱螺栓、塔筒螺栓、锚栓组件等风电全系列紧固件，已经成为全球风电紧固件行业龙头企业。同时，公司不断拓宽业务，积极进军航空、航天、燃气轮机及石油等高端领域，提供包括航空、航天紧固件、涡轮盘、机匣、燃烧室精密钣金焊接部件、金属封严环等在内的多样化产品，打造飞沃科技第二增长曲线，为公司的持续发展注入新动力。

（资料图：飞沃科技）

杭州大通

杭州大通三代科技有限公司创建于1974年，前身为杭州高压紧固件厂，是一家专业研发与制造高强度、特殊要求的紧固件的企业，产品涉及风能、汽轮机、核电、石化、高速列车、航空、工程机械等领域。

（资料图：杭州大通-叶片螺栓 2.5MW）

中成发展

江苏中成紧固技术发展股份有限公司，成立于2011年，位于江苏阜宁风电产业园内，是一家主要致力于高强度紧固件产品的研发、生产和销售的新三板企业、国家高新技术企业。旗下拥有一家全资子公司即天津中成新高强度紧固件有限公司。

公司通过十几年的研发和生产经验积累，已具备强大的生产制造能力，目前年产风电紧固件6万吨，目前产品主要包括风电基础锚栓、机舱螺栓、塔筒连接螺栓、叶片连接螺栓、叶片预埋螺套、螺母等紧固件产品。

（资料图：中成发展）

来源综合自：百度文库、中钢产业、 海洋清洁能源资讯、驭风科技、 金泽鼎云 KingsDean、 江苏锦瑞金属制品有限公司