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高强度锚杆组件应用于预应力风机基础【合作开发】

技术简介

某艇发射装置用超高强度连接螺栓是由我所自主研发、有独立知识产权的单项军用高新技术,已成功应用于某型发射装置,取得了巨大的军事效益和社会效益。该艇用高强度螺栓最大直径为达到Ф56mm,螺栓材料抗拉强度≥1400MPa,屈服强度≥1280MPa,延伸率大于12%,螺栓材料在室温及应力腐蚀环境下均具有较高的断裂韧性,采用MJ螺纹牙型代替普通的三角型螺纹,降低了应力集中倾向,提高了螺栓的抗疲劳性能。

在项目研究过程中,先后突破了超高强材料热处理工艺、螺纹载荷特性及断裂机理、螺纹冷滚压、预应力快速检测等关键技术,最终提供的产品具有高强度、高韧性、高耐腐蚀性等优异的综合性能,突破国外高端制造领域的技术垄断,经小批量试制和实际使用,产品性能稳定可靠。


技术特点

目前超高强度螺栓已成功应用于某型导弹发射装置,属自主创新技术,具有独立知识产权,技术成熟度高,理论研究论证充分。

高强度螺栓通过解决圆弧形螺纹结构形式、承载特性与自锁特性、基于断裂力学的寿命预测方法、材料热处理及防腐、批生产滚压工艺稳定性和可靠性控制、锚杆预应力精确施加和检测等技术难题,揭示影响高强度锚杆组件的工作性能、疲劳寿命、失效模式、耐高低温和盐雾腐蚀特性的主要因素及其作用机理,具有优异的力学性能、应力松弛、疲劳、耐高低温、耐环境腐蚀等综合性能。

常规民用建筑锚杆大多采用间歇性螺纹结构形式,螺纹钢筋实际受力多集中在断续螺纹局部位置,承载面积小,承载能力十分有限,并且具有牙面凹凸不平、尺寸不均匀、椭圆度大、公差范围大、应力集中等缺陷,受加工工艺和结构形式限制,螺纹钢筋的自锁性能、承载能力等都远不及高强度螺栓,在实际使用过程中发现有连接形式不可靠、预应力损失大等自身无法克服的缺陷,很难成为主流产品。


技术指标

高强度锚杆组件的核心构件高强度锚杆的技术指标为:
(1)强度划分为8.8级和10.9级两个等级,具体指标如表所示:
产品类型 Rm/MPa Rp0.2/MPa  A/(%)
8.8级    ≥830   ≥660      ≥12
10.9级 ≥1040   ≥940      ≥10
(2) 直径范围为Φ20mm~Φ56mm,最大长度不小于9m;
(3) 采用连续的圆弧形螺纹结构,保持表面为压应力,可承受规定塑性延伸强度Rp0.2的70%静载预应力作用;
(4) 有效长度内的弯曲度不大于6mm/m,总长范围内弯曲度不大于0.6%;
(5)公称规定塑性延伸强度Rp0.2的80%初始预应力作用下100h的应力松弛不大于3%,疲劳寿命不低于107次。


技术水平

国际先进


应用领域和范围

预应力风机基础、桥梁工程及矿山机械。


专利状态

已取得专利5项


技术状态

小批量生产、工程应用阶段


合作方式

合作开发


投入需求

1000万元


转化周期

1年


预期效益

以预应力风机基础市场为例,按照国家《风电发展“十二五”规划》,预计到2015年我国风电并网装机达到1亿千瓦,2020年达到2亿千瓦,每年就有不少于8万吨的高强度锚杆组件市场需求,产业化发展前景十分广阔。采用预应力基础风机基础材料和施工成本可节省10%~50%,折合风电场总造价降低6%-10%,建造周期则缩短70%以上,仅按2013年建设的1610万千瓦风场进行计算,即使其中只有50%的风电场采用该项技术,我国在该领域的投资就可以减少30~40亿元,经济效益十分显著。