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硬质合金材料应用风力发电设备优势有哪些

硬质合金材料应用风力发电设备有一定历史,目前风力发电是一个快速增长的能源领域,截至2018年底运营容量近600千兆瓦,提供了全球电力需求的 5% 左右。与太阳能、生物质能和水力发电一样,风力发电也是替代化石燃料的可再生能源之一。风力发电机总输出功率已超过5兆瓦(MW)。风力发电是所有发电方式中钢铁密集程度最高的,按现有设计方案计算,每兆瓦装机容量大约要用300吨钢材。风力发电系统的一些主要部件、典型结构材料及其用途中很多部件采用了含镍的硬质合金材料。

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硬质合金材料具有韧性好,强度更高,高强度等温淬火球墨铸铁(ADI)是一种铸铁合金材料,其中的碳以石墨球的形态存在于奥铁体基体中――奥铁体是铁素体与奥氏体的混合物,保证了ADI 的高强度和延展性。如表2所示,添加镍、钼和铜元素可延缓珠光体的形成,促使奥铁体形成,提高淬硬性。ADI 的抗张强度和抗屈服强度是标准延性铁的两倍,疲劳强度提高了50%。因此,与标准延性铸铁相比,用 ADI 制作轮毂、中空轴和齿轮箱壳体等较大铸件,可以大幅减轻重量。


硬质合金材料可以生产出高性能齿轮钢,风力发电机的齿轮要求长疲劳寿命和高韧性。硬质表面和韧性内芯构成的耐磨损齿轮,能承受高级别冲击负荷。表 2 所示的高性能镍铬钼渗碳钢具有深度淬硬能力和很强的耐疲劳性。目前,18CrNiMo7-6 钢是用于风车齿轮箱的标配齿轮钢。

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风力发电还涉及到其他设备,例如安装风力发电机所需的大型移动式起重机。由于吊装高度和重量的要求,起重机吊臂需要由超高强度钢制成。适用的钢号介于 S690--S960之间,如表2所示。起重机吊臂通常由淬火和回火钢板制成,含镍量最高可达 2%。


硬质合金材料风电设备距离海岸越远,风力越强劲、持续性越好。这些地方的海水深度普遍超过60米(200英尺),因此无法安装固定基座的风力发电机。风力发电行业正在测试漂浮式风力发电机,风力发电行业甚至在考虑建造输出功率超过10兆瓦的风力发电机。


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