高強(qiáng)螺栓連接副作為最常見、最重要的裝配連接方式，被廣泛應(yīng)用于塔筒、機(jī)架、機(jī)艙、葉片等各種需要緊固連接的部件上。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行環(huán)境惡劣，載荷工況復(fù)雜，隨著機(jī)組的長期運(yùn)行，螺栓的疲勞斷裂幾乎不可避免。

        如何才能高效的查找螺栓斷裂的真正原因？九洲普惠下面以風(fēng)機(jī)葉片螺栓疲勞斷裂故障分析為例，來分享“六步驟”質(zhì)量問題調(diào)查。

一、問題信息收集

        葉片螺栓發(fā)生斷裂后，斷裂現(xiàn)場是問題分析的重要信息來源，故障現(xiàn)場保護(hù)及信息的及時傳遞尤為重要，主要應(yīng)有以下內(nèi)容：

        1、  文字信息：文字描述是對風(fēng)機(jī)問題發(fā)生過程的詳細(xì)反饋，主要對故障發(fā)生前后，風(fēng)機(jī)運(yùn)行的異常情況進(jìn)行描述，應(yīng)包含機(jī)型的相關(guān)信息。

        2、  圖片信息：圖片是對問題最直接的反饋媒介，是文字信息的補(bǔ)充，應(yīng)包含：

        斷裂螺栓相對位置：一般以吊裝時候標(biāo)記的“0”度位置開始，順時針計數(shù)、標(biāo)記，要對斷裂螺栓的位置進(jìn)行拍照；

        螺栓斷裂位置：葉片螺栓為雙頭螺柱，擰入葉片側(cè)為平頭形式，而在輪轂側(cè)為內(nèi)六角形式，要對螺栓斷裂位置進(jìn)行拍照；

        螺栓斷口：螺栓斷口包含有斷裂形式的重要信息，要對斷進(jìn)行清晰的宏觀、微觀拍照；

        葉片螺栓出廠要求有螺栓的追溯信息：包括螺栓的廠家、規(guī)格、批次信息等，需要進(jìn)行拍照。

二、問題臨時處理

        葉片螺栓斷裂往往包含比較復(fù)雜的原因，對于問題的分析及定責(zé)一般都需要較長的時間周期，因此故障發(fā)生后，盡快實施臨時處理措施，恢復(fù)風(fēng)機(jī)運(yùn)行。臨時處理措施主要應(yīng)有以下內(nèi)容：

1、  問題處理準(zhǔn)備：

        方案制定：問題的臨時處理方案需要有專業(yè)技術(shù)部門的會簽或?qū)徟?/span>

        物料準(zhǔn)備：問題需要對螺栓進(jìn)行更換，更換之前應(yīng)將螺栓、螺母、墊片、潤滑劑等物料準(zhǔn)備齊全，確定安裝力矩等施工參數(shù)，同時也應(yīng)檢查力矩扳手等安裝工具。

2、問題處理與記錄：

        問題處理：在確認(rèn)問題處理方案及物料無誤后，進(jìn)行故障處理。

處理的記錄：問題處理完，除了要限功率運(yùn)行一段時間外，還需對問題的處理情況進(jìn)行記錄，應(yīng)包括：更換螺栓的數(shù)量、位置、螺栓的廠家、批次、扭矩系數(shù)等信息。

三、直接原因分析

        葉片螺栓發(fā)生斷裂，螺栓本身是否合格是首先需要進(jìn)行確認(rèn)的，對于螺栓本身的調(diào)查可以找到問題的直接原因或相關(guān)提示。調(diào)查一般包含以下內(nèi)容：

        1、螺栓的斷裂形式：一般來講，從螺栓的斷口就可以初步判定螺栓斷裂是疲勞斷裂還是極限斷裂。在假設(shè)螺栓合格的情況下，如果是疲勞斷裂就要考慮疲勞源，如果是極限斷裂就要考慮拉力來源。

        2、螺栓的失效分析：螺栓的失效分析一般委托有CNAS認(rèn)證的專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行，通過對螺栓的材質(zhì)、機(jī)械性能、斷裂形式等全面分析，確定其失效模式。如果發(fā)現(xiàn)螺栓本身存在缺陷，那很可能問題批量存在，在后續(xù)調(diào)查及問題處理時就要重點關(guān)注。

        3、螺栓安裝工藝調(diào)查：螺栓的疲勞斷裂一般是由于螺栓沒有打緊，而極限斷裂往往是螺栓打的過緊，因此需要迅速排查施工工藝，包括力矩選擇、潤滑劑及相關(guān)內(nèi)容。

        4、風(fēng)機(jī)的運(yùn)行環(huán)境：葉片螺栓斷裂可能與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行環(huán)境有關(guān)，比如大風(fēng)急停、超低溫運(yùn)行、關(guān)聯(lián)部件損壞等等，都可能導(dǎo)致螺栓的斷裂。

四、根本原因分析

        只有進(jìn)行全面、系統(tǒng)的質(zhì)量調(diào)查，才有助于找到根本原因，制定有效對策。質(zhì)量調(diào)查需包含以下內(nèi)容：

        1、  螺栓的設(shè)計：包含螺栓的選型、技術(shù)參數(shù)等，除此之外還要調(diào)查螺栓在預(yù)定的運(yùn)行環(huán)境下（包括的設(shè)計載荷、疲勞壽命等）的設(shè)計要求，一般看設(shè)計裕度是否滿足要求。

        2、  螺栓的生產(chǎn)：包含螺栓從原材料的選擇、檢驗，熱處理、機(jī)加工、表面處理，無損檢測和性能測試等環(huán)節(jié)，根據(jù)技術(shù)協(xié)議、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)甚至國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行全生產(chǎn)過程調(diào)查。

        3、  葉片的生產(chǎn)：葉片螺栓主要連接輪轂和葉片，載荷主要來源就是葉片，因此葉片的重量、重心、葉根螺栓孔及螺栓安裝的質(zhì)量都需要進(jìn)行排查。三支葉片不平衡、葉根螺栓孔垂直度不合格等都可能間接造成葉片螺栓斷裂。

        4、  現(xiàn)場吊裝：吊裝一般是由第三方實施完成，在技術(shù)交底過程中，可能會忽視部分技術(shù)細(xì)節(jié)，加之對人員設(shè)備能力的管控力度以及現(xiàn)場環(huán)境等原因，出現(xiàn)操作疏忽或不規(guī)范的情況也不無可能，因此對吊裝過程的環(huán)境（風(fēng)沙雨雪冰）、潤滑劑涂抹、力矩標(biāo)識、力矩的交叉和分次打緊等工作環(huán)節(jié)應(yīng)重點調(diào)查，需要有吊裝過程的詳細(xì)記錄或影像資料。

        5、  運(yùn)行維護(hù)：風(fēng)機(jī)的運(yùn)行維護(hù)也是比較重要的環(huán)節(jié)，維護(hù)的頻次及選擇的技術(shù)參數(shù)和工具都會對螺栓產(chǎn)生一定影響。如果頻次過低，則不能及時發(fā)現(xiàn)已經(jīng)斷裂的螺栓，可能會導(dǎo)致更多螺栓斷裂；如果維護(hù)力矩不當(dāng)（設(shè)定不當(dāng)或設(shè)備輸出不當(dāng)），可能無法檢出緊固力不足螺栓或使螺栓超出安全緊固力值。

五、問題糾正預(yù)防

        通過對現(xiàn)場直接原因的調(diào)查和對螺栓全生命周期的調(diào)查，找出異常環(huán)節(jié)，要根據(jù)其重要程度進(jìn)行等級區(qū)分，制定解決措施和改善對策，對策主要從人、機(jī)、料、法、環(huán)、測六個方面著手。同時也應(yīng)舉一反三，做好同類問題的排查、預(yù)防和糾正。

六、處理效果驗證

問題處理效果跟蹤主要分兩部分：

        1、  對于風(fēng)機(jī)故障處理效果：處理后要對故障處理后的風(fēng)機(jī)進(jìn)行一段時間的限功率，另一方面，還應(yīng)定期上塔對更換后的螺栓力矩、力矩標(biāo)識等進(jìn)行檢查，保證問題處理效果。

        2、對于生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)：通過PDCA循環(huán)的方式，保證各項改進(jìn)的真正落實。

九洲普惠總結(jié)

        高強(qiáng)螺栓重要而又應(yīng)用廣泛，螺栓的斷裂好比“設(shè)備故障的前兆”，往往會因為一顆螺栓的斷裂，反映出一系列的質(zhì)量問題。如不能及時發(fā)現(xiàn)和有效處理問題隱患，可能會使問題進(jìn)一步擴(kuò)大，造成更大的經(jīng)濟(jì)損失，因此，一旦有螺栓斷裂問題發(fā)生，就需要引起高度的重視，并進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)查分析，以避免問題的進(jìn)一步惡化。

        希望本篇對大家的工作能有所幫助，不足之處請多多指教。