风力发电塔筒中承受拉压交变荷载的螺栓,同时承受疲劳荷载。传统的法兰形式为厚型锻造法兰,这种法兰的优点就是焊缝少,螺栓长,抗疲劳 性能好,法兰刚度大。然而这种法兰也有其自身的缺点:造价太高,制造耗能大,端面要铣平, 材料用量大,螺孔偏差不易处理。大量靠进口,仍有螺栓松动问题,每年都需检测维护。而且定期的维护并不能完全保证连接的可靠,高强螺栓反复紧固会引起螺纹的晶相组织发生变化,由于扭矩系数的增大而达到规范规定的扭矩却达不到规范规定的预拉力。
为了达到预拉力而过分加大扭矩以致螺栓在外力作用下产生塑性变形甚至断裂。一旦关键部位的螺栓因松动而失效,有可能造成巨大的损失。分析认为导致螺栓松动的原因有以下三点:
1) 螺栓防腐蚀方法,一般采用涂达克罗防腐,但是这样会导致螺栓扭矩系数不合格。因此工程中再采用涂二硫化钼来降低扭矩系数。但是这样做会使螺栓螺纹摩擦系数减半,螺栓自锁能力降低;
2) 这种螺栓一般采用扭矩法施工,由于扭矩法是通过拧紧给螺栓施加预拉力,这一过程中螺栓发生扭转变形,其内部存了扭矩,当施工完成撤除外扭矩后,螺栓内将储存一部分的扭转弹性势能,也就是反弹扭矩。
3) 在风荷载作用下,背风面螺栓的拉力减少,螺纹表面上压力减小,阻止螺栓松动的摩擦力矩小于反弹扭矩后,螺栓会产生松动。当螺栓产生松动后,高强螺栓变成了普通螺栓,在风荷载作用下,螺栓的疲劳应力幅会显著提高,螺栓的应力幅抵抗全部外力弯矩作用。
通常状况下,螺纹连接具有一定的自锁性,在受到静止负载和工作温度变化不大时,不会自行松脱。但在冲击、振动或变载荷作用下,以及在工作温度变化较大时,螺纹连接就会发生松动,导致事故的发生。为了保证螺纹连接安全可靠,对螺纹连接必须采取有效的防松措施。常用的方式有偏心、钢片、锁片、开槽、双叠片、尼龙等等。但是这些防松方法都是钢性的防松方法,并没有彻底解决松动的本质问题点,从本质上讲,这些防松方法只是延缓了螺纹松动的时间,最终螺纹连接的松动是必然要发生的。