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含鎳硬質合金在風力發電領域的應用

2020年03月30日 14:37:00 中國有色金屬報

風力發電是一個快速增長的能源領域,截至2018年底,風力發電運營容量近600千兆瓦,提供了全球電力總需求量的5%。與太陽能、生物質能和水力發電一樣,風力發電也是替代化石燃料的可再生能源之一。

目前,公用事業規模的風力發電機總輸出功率已超過5兆瓦(MW)。按每兆瓦材料用量計算,風力發電是所有發電方式中鋼鐵密集程度最高的。按現有設計方案計算,每兆瓦裝機容量大約要用300噸鋼材。

高強度等溫淬火球墨鑄鐵(ADI)是一種鑄鐵材料,其中的碳以石墨球的形態存在於奧鐵體基體中。奧鐵體是鐵素體與奧氏體的混合物,保證了ADI的高強度和延展性。添加鎳、鉬和銅元素可延緩珠光體的形成,促使奧鐵體形成,提高淬硬性。ADI的抗張強度和抗屈服強度是標準延性鐵的兩倍,疲勞強度提高了50%。因此,與標準延性鑄鐵相比,用ADI制作輪轂、中空軸和齒輪箱殼體等較大鑄件,可以大幅減輕重量。

風力發電機的齒輪要求長疲勞壽命和高韌性。硬質表面和韌性內芯構成的耐磨損齒輪,能承受高級別衝擊負荷。目前,18CrNiMo7-6鋼用於制造風車齒輪箱的標配齒輪鋼。

風力發電還涉及到其他設備,如安裝風力發電機所需的大型移動式起重機等。由於吊裝高度和重量的要求,起重機吊臂需要由超高強度鋼制成。適用的鋼號介於S690~S960之間,起重機吊臂通常由淬火和回火鋼板制成,含鎳量最高可達2%。

距離海岸越遠,風力越強勁、持續性越好,但這些地方的海水深度普遍超過60米,因此無法安裝固定基座的風力發電機。風力發電行業正在測試使用漂浮式風力發電機。此外,風力發電行業在考慮建造輸出功率超過10兆瓦的風力發電機。(本文由國際鎳協會提供資料整理而成)

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