本發(fā)明屬于合金熱處理領(lǐng)域和風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及一種海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)底座的制備方法。

背景技術(shù)：

海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)由于海洋地皮成本相對(duì)較低而越來(lái)越受到重視，但是由于海上建造風(fēng)力發(fā)電機(jī)，對(duì)于底座的建造成本較陸上大很多。底座不僅僅需要重量能夠支撐海浪的沖擊，還要能夠達(dá)到盡量避免維修的效果，由于海下維修的成本比陸上要高很多，這就要求底座的耐腐蝕性和強(qiáng)度要非常得到，但是成本還不能增加太多，并且不同海域其海水成分都不盡相同，對(duì)于底座抗腐蝕的情況也需要分別對(duì)待。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明通過(guò)提出一種海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)底座的制備方法。

具體通過(guò)如下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)：

一種海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)底座的制備方法，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)底座包括塔筒下端和海床基礎(chǔ)。

所述塔筒下端為中空的圓臺(tái)形，包括筒壁、內(nèi)桿和橫梁，所述筒壁設(shè)置在最外側(cè)，所述內(nèi)桿在筒壁圓心處豎直設(shè)置，所述橫梁為多個(gè)，用于連接所述筒壁和所述內(nèi)桿。

所述海床基礎(chǔ)包括與所述塔筒下端的圓臺(tái)相固接的支撐部和嵌入海床的錐形柱，所述錐形柱為多個(gè)，上端均與所述支撐部相固接，下端楔入海床，所述錐形柱為中空結(jié)構(gòu)，上段為圓柱形，下段為圓錐形，在其頂端一側(cè)均設(shè)置有填充物注入口。

所述錐形柱的材質(zhì)為高強(qiáng)度不銹鋼，所述高強(qiáng)度不銹鋼按質(zhì)量百分比計(jì)為：C：0.01~0.08%，Si：0.6~1.0%，Mn：1.2~2.0%，Cr：6~8%，Ni：2.2~2.8%，N：0.02~0.06%，Nb：0.02~0.06%，Ti：0.1~0.2%，Zr：0.02~0.05%，La：0.01~0.02%，P<0.02%，S<0.01%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

所述錐形柱成型之后經(jīng)過(guò)如下的熱處理步驟：

1）將成型之后的錐形柱半成品置入電阻爐內(nèi)，加熱至820~880℃，保溫10~20min后，高壓噴水冷卻至120~150℃后，空冷至室溫。

2）將步驟1）處理之后的半成品置入回火爐中加熱至120~150℃，保溫20~50min。

3）將步驟2）處理之后的半成品在不降溫的情況下直接置入到深冷箱中采用液氮降溫至-120~-150℃，保持該溫度20~30min后，出深冷箱恢復(fù)至室溫。

4）將步驟3）處理之后的半成品置入到回火爐中加熱至220~250℃，保溫15~20min后降溫至120~150℃，然后繼續(xù)保溫20~30min后隨爐冷卻至室溫，出爐。

5）將步驟4）處理之后的半成品進(jìn)行切邊和/或磨角操作后得到錐形柱成品。

所述塔筒下端的所述筒壁的材質(zhì)為高強(qiáng)度鎂合金，所述筒壁在成型之后，進(jìn)行如下熱處理步驟：

a）將成型之后的高強(qiáng)度鎂合金材質(zhì)的筒壁置入電阻爐內(nèi)，隨爐加熱至490~520℃，保溫30~100min后出爐空冷。

b）將步驟a）處理之后的半成品置入到深冷箱中降溫至-110~-130℃，保持該溫度20~50min后，出深冷箱恢復(fù)至室溫。

c）將步驟b）處理之后的半成品置入到回火爐中，加熱至120~150℃，保溫10~30min后隨爐冷卻至室溫，得到高強(qiáng)度鎂合金的筒壁。

作為優(yōu)選，所述筒壁的材質(zhì)為高強(qiáng)度鎂合金，所述高強(qiáng)度鎂合金按質(zhì)量百分比計(jì)為：Bi：11~15%，Mn：0.5~1.2%，Ca：2.1~2.8%，La：0.1~0.3%，余量為Mg和不可避免的雜質(zhì)。

作為優(yōu)選，所述圓臺(tái)的高度占整個(gè)塔筒高度的1/5~1/4。

作為優(yōu)選，所述筒壁的厚度為3~8cm。

作為優(yōu)選，所述錐形柱為8~10個(gè)。

作為優(yōu)選，所述步驟1）中的加熱為分階段加熱，第一階段將將成型之后的錐形柱半成品置入電阻爐內(nèi)，加熱至300~500℃，保溫5~8min后，繼續(xù)加熱至820~880℃，保溫5~15min后，高壓噴水冷卻至120~150℃后，空冷至室溫。

作為優(yōu)選，所述步驟1）中的高壓噴水，所噴的冷卻水溫度為20~30℃（更加優(yōu)選25℃）。

作為優(yōu)選，所述步驟b）中，冷卻采用液氮冷卻。

作為優(yōu)選，所述填充物注入口填入的是混凝土料，所述混凝土料的組分按質(zhì)量份數(shù)比計(jì)為：硅藻土：20~25份，地開(kāi)石：20~25份，蒙脫石：10~15份，蛭石：15~20份，芒硝：10~12份，氯化鐵：1~3份，甲基纖維素：1~3份，碳酸鈉：0.5~1.5份。

本發(fā)明的效果在于：

1，通過(guò)合理設(shè)定海床基礎(chǔ)高強(qiáng)度不銹鋼材質(zhì)的錐形柱成型之后的熱處理方法，使得該錐形柱更加適應(yīng)渤海海域的海水耐腐蝕情況，由于渤海海域其實(shí)屬于半內(nèi)海，其污染物不容易擴(kuò)散出去，洋流對(duì)其影響相對(duì)較小，這個(gè)海域的硫和氮的含量相對(duì)較高，因此需要對(duì)這樣特定的海水成分進(jìn)行特定耐腐蝕的研究，通過(guò)本發(fā)明特定組分含量的高強(qiáng)度不銹鋼設(shè)定，可以對(duì)該特定成分的海水進(jìn)行較強(qiáng)的腐蝕防護(hù)，并且通過(guò)準(zhǔn)淬火-低溫回火-深冷-中溫+低溫回火的熱處理步驟，使得該耐腐蝕的高強(qiáng)度不銹鋼的強(qiáng)度得到大大提升。尤其是其中淬火采用高壓噴水冷卻的方式，使得表層的硬度得到提升。

2，通過(guò)對(duì)塔筒下端的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，使得其整體保證了輕質(zhì)化，從而降低了對(duì)水下基礎(chǔ)的橫向切應(yīng)力，從而降低了水下基礎(chǔ)的損壞率，但是通過(guò)設(shè)置內(nèi)部的內(nèi)桿和橫梁，又能保證其強(qiáng)度，保證了塔頭上葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)塔筒的強(qiáng)度要求。

并且通過(guò)合理設(shè)定其高強(qiáng)度鎂合金的熱處理方法，使得合金強(qiáng)度得到改善。

3，通過(guò)設(shè)置海床基礎(chǔ)中的中空錐形柱，使得在運(yùn)輸安裝過(guò)程中，該水下基礎(chǔ)比較輕質(zhì)，通過(guò)運(yùn)輸船即可進(jìn)行運(yùn)輸和安裝，安裝之后向其中灌入混凝土料，從而進(jìn)行重量加固，達(dá)到水下基礎(chǔ)的承重效果，方便了運(yùn)輸和安裝。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)底座的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔筒下端的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：11-塔筒下端，12-筒壁，13-內(nèi)桿，14-橫梁，21-支撐部，22-錐形柱，23-填充物注入口，3-海平面。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)底座的制備方法，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)底座包括塔筒下端和海床基礎(chǔ)。

所述塔筒下端為中空的圓臺(tái)形，包括筒壁、內(nèi)桿和橫梁，所述筒壁設(shè)置在最外側(cè)，所述內(nèi)桿在筒壁圓心處豎直設(shè)置，所述橫梁為多個(gè)，用于連接所述筒壁和所述內(nèi)桿。

所述海床基礎(chǔ)包括與所述塔筒下端的圓臺(tái)相固接的支撐部和嵌入海床的錐形柱，所述錐形柱為8個(gè)，上端均與所述支撐部相固接，下端楔入海床，所述錐形柱為中空結(jié)構(gòu)，上段為圓柱形，下段為圓錐形，在其頂端一側(cè)均設(shè)置有填充物注入口。

所述錐形柱的材質(zhì)為高強(qiáng)度不銹鋼，所述高強(qiáng)度不銹鋼按質(zhì)量百分比計(jì)為：C：0.03%，Si：0.6~1.0%，Mn：1.5%，Cr：6.2%，Ni：2.3%，N：0.03，Nb：0.03%，Ti：0.12%，Zr：0.03%，La：0.013%，P：0.002%，S：0.005%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

所述錐形柱成型之后經(jīng)過(guò)如下的熱處理步驟：

1）將成型之后的錐形柱半成品置入電阻爐內(nèi)，加熱至830℃，保溫15min后，高壓噴水冷卻至130℃后，空冷至室溫。

2）將步驟1）處理之后的半成品置入回火爐中加熱至126℃，保溫28min。

3）將步驟2）處理之后的半成品在不降溫的情況下直接置入到深冷箱中采用液氮降溫至-132℃，保持該溫度22min后，出深冷箱恢復(fù)至室溫。

4）將步驟3）處理之后的半成品置入到回火爐中加熱至230℃，保溫16min后降溫至130℃，然后繼續(xù)保溫23min后隨爐冷卻至室溫，出爐。

5）將步驟4）處理之后的半成品進(jìn)行切邊和/或磨角操作后得到錐形柱成品。

所述高強(qiáng)度不銹鋼的抗拉強(qiáng)度為1126Mpa，延伸率為29%。

所述塔筒下端的所述筒壁的材質(zhì)為高強(qiáng)度鎂合金，所述筒壁在成型之后，進(jìn)行如下熱處理步驟：

a）將成型之后的高強(qiáng)度鎂合金材質(zhì)的筒壁置入電阻爐內(nèi)，隨爐加熱至496℃，保溫38min后出爐空冷。

b）將步驟a）處理之后的半成品置入到深冷箱中采用液氮降溫至-116℃，保持該溫度25min后，出深冷箱恢復(fù)至室溫。

c）將步驟b）處理之后的半成品置入到回火爐中，加熱至130℃，保溫15min后隨爐冷卻至室溫，得到高強(qiáng)度鎂合金的筒壁。

所述筒壁的材質(zhì)為高強(qiáng)度鎂合金，所述高強(qiáng)度鎂合金按質(zhì)量百分比計(jì)為：Bi：12%，Mn：0.8%，Ca：2.3%，La：0.16%，余量為Mg和不可避免的雜質(zhì)。

通過(guò)測(cè)量該實(shí)施例高強(qiáng)度鎂合金的抗拉強(qiáng)度為461MPa，屈服強(qiáng)度為396MPa，延伸率為9.6%。

所述圓臺(tái)的高度占整個(gè)塔筒高度的22%。

所述筒壁的厚度為6cm。

實(shí)施例2

一種海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)底座的制備方法，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)底座包括塔筒下端和海床基礎(chǔ)。

所述塔筒下端為中空的圓臺(tái)形，包括筒壁、內(nèi)桿和橫梁，所述筒壁設(shè)置在最外側(cè)，所述內(nèi)桿在筒壁圓心處豎直設(shè)置，所述橫梁為12個(gè)，用于連接所述筒壁和所述內(nèi)桿。

所述海床基礎(chǔ)包括與所述塔筒下端的圓臺(tái)相固接的支撐部和嵌入海床的錐形柱，所述錐形柱為10個(gè)，上端均與所述支撐部相固接，下端楔入海床，所述錐形柱為中空結(jié)構(gòu)，上段為圓柱形，下段為圓錐形，在其頂端一側(cè)均設(shè)置有填充物注入口。

所述錐形柱的材質(zhì)為高強(qiáng)度不銹鋼，所述高強(qiáng)度不銹鋼按質(zhì)量百分比計(jì)為：C：0.05%，Si：0.8%，Mn：1.6%，Cr：6.8%，Ni：2.5%，N：0.05%，Nb：0.038%，Ti：0.15%，Zr：0.032%，La：0.015%，P：0.002%，S：0.001%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

所述錐形柱成型之后經(jīng)過(guò)如下的熱處理步驟：

1）將成型之后的錐形柱半成品置入電阻爐內(nèi)，分階段加熱，第一階段將將成型之后的錐形柱半成品置入電阻爐內(nèi)，加熱至350℃，保溫6min后，繼續(xù)加熱至85℃，保溫10min后，高壓噴水冷卻至138℃后，空冷至室溫。

所述高壓噴水，所噴的冷卻水溫度為25℃。

2）將步驟1）處理之后的半成品置入回火爐中加熱至122℃，保溫35min。

3）將步驟2）處理之后的半成品在不降溫的情況下直接置入到深冷箱中采用液氮降溫至-136℃，保持該溫度25min后，出深冷箱恢復(fù)至室溫。

4）將步驟3）處理之后的半成品置入到回火爐中加熱至238℃，保溫18min后降溫至139℃，然后繼續(xù)保溫25min后隨爐冷卻至室溫，出爐。

5）將步驟4）處理之后的半成品進(jìn)行切邊和/或磨角操作后得到錐形柱成品。

經(jīng)過(guò)測(cè)量，所述錐形柱成品的抗拉強(qiáng)度為1256MPa，延伸率為31%。

所述塔筒下端的所述筒壁的材質(zhì)為高強(qiáng)度鎂合金，所述筒壁在成型之后，進(jìn)行如下熱處理步驟：

a）將成型之后的高強(qiáng)度鎂合金材質(zhì)的筒壁置入電阻爐內(nèi)，隨爐加熱至500℃，保溫60min后出爐空冷。

b）將步驟a）處理之后的半成品置入到深冷箱中降溫至-120℃，保持該溫度30min后，出深冷箱恢復(fù)至室溫。

c）將步驟b）處理之后的半成品置入到回火爐中，加熱至138℃，保溫10~30min后隨爐冷卻至室溫，得到高強(qiáng)度鎂合金的筒壁。

所述筒壁的材質(zhì)為高強(qiáng)度鎂合金，所述高強(qiáng)度鎂合金按質(zhì)量百分比計(jì)為：Bi：13%，Mn：0.9%，Ca：2.5%，La：0.2%，余量為Mg和不可避免的雜質(zhì)。

經(jīng)過(guò)測(cè)量所述高強(qiáng)度鎂合金的抗拉強(qiáng)度為466MPa，屈服強(qiáng)度為391MPa，延伸率為9.8%。

所述圓臺(tái)的高度占整個(gè)塔筒高度的23%。

所述筒壁的厚度為6.9cm。

所述填充物注入口填入的是混凝土料，所述混凝土料的組分按質(zhì)量份數(shù)比計(jì)為：硅藻土：22份，地開(kāi)石：23份，蒙脫石：11份，蛭石：18份，芒硝：11份，氯化鐵：2份，甲基纖維素：2份，碳酸鈉：0.9份。。

實(shí)施例3

一種海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)底座的制備方法，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)底座包括塔筒下端和海床基礎(chǔ)。

所述塔筒下端為中空的圓臺(tái)形，包括筒壁、內(nèi)桿和橫梁，所述筒壁設(shè)置在最外側(cè)，所述內(nèi)桿在筒壁圓心處豎直設(shè)置，所述橫梁為16個(gè)，用于連接所述筒壁和所述內(nèi)桿。

所述海床基礎(chǔ)包括與所述塔筒下端的圓臺(tái)相固接的支撐部和嵌入海床的錐形柱，所述錐形柱為8個(gè)，上端均與所述支撐部相固接，下端楔入海床，所述錐形柱為中空結(jié)構(gòu)，上段為圓柱形，下段為圓錐形，在其頂端一側(cè)均設(shè)置有填充物注入口。

所述錐形柱的材質(zhì)為高強(qiáng)度不銹鋼，所述高強(qiáng)度不銹鋼按質(zhì)量百分比計(jì)為：C：0.06%，Si：0.9%，Mn：1.9%，Cr：6.9%，Ni：2.68%，N：0.058%，Nb：0.056%，Ti：0.18%，Zr：0.039%，La：0.019%，P：0.002%，S：0.001%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

所述錐形柱成型之后經(jīng)過(guò)如下的熱處理步驟：

1）將成型之后的錐形柱半成品置入電阻爐內(nèi)，加熱至869℃，保溫18min后，高壓噴水冷卻至139℃后，空冷至室溫。

所述的高壓噴水，所噴的冷卻水溫度為22℃。

2）將步驟1）處理之后的半成品置入回火爐中加熱至133℃，保溫39min。

3）將步驟2）處理之后的半成品在不降溫的情況下直接置入到深冷箱中采用液氮降溫至-138℃，保持該溫度29min后，出深冷箱恢復(fù)至室溫。

4）將步驟3）處理之后的半成品置入到回火爐中加熱至239℃，保溫19min后降溫至138℃，然后繼續(xù)保溫28min后隨爐冷卻至室溫，出爐。

5）將步驟4）處理之后的半成品進(jìn)行切邊和/或磨角操作后得到錐形柱成品。

經(jīng)過(guò)測(cè)量，所述錐形柱成品的抗拉強(qiáng)度為1268MPa，延伸率為30.2%。

所述塔筒下端的所述筒壁的材質(zhì)為高強(qiáng)度鎂合金，所述筒壁在成型之后，進(jìn)行如下熱處理步驟：

a）將成型之后的高強(qiáng)度鎂合金材質(zhì)的筒壁置入電阻爐內(nèi)，隨爐加熱至510℃，保溫80min后出爐空冷。

b）將步驟a）處理之后的半成品置入到深冷箱中采用液氮降溫至-126℃，保持該溫度39min后，出深冷箱恢復(fù)至室溫。

c）將步驟b）處理之后的半成品置入到回火爐中，加熱至138℃，保溫26min后隨爐冷卻至室溫，得到高強(qiáng)度鎂合金的筒壁。

所述筒壁的材質(zhì)為高強(qiáng)度鎂合金，所述高強(qiáng)度鎂合金按質(zhì)量百分比計(jì)為：Bi：13.8%，Mn：1.1%，Ca：2.68%，La：0.28%，余量為Mg和不可避免的雜質(zhì)。

經(jīng)過(guò)測(cè)量所述高強(qiáng)度鎂合金的抗拉強(qiáng)度為460MPa，屈服強(qiáng)度為398MPa，延伸率為10%。

所述筒壁的厚度為5cm。