T-CMEPCA 106-2025 风电行业紧固件预紧力-扭矩控制管理要求

T/CMEPCA106—2025风电行业紧固件预紧力/扭矩控制管理要求ManagementRequirementsforPreload/TorqueControlofFastenersinWindPowerIndustry（2025-XX-XX发布 2025-XX-XX实施）中国机电产品流通协会发布目次范围规范性引用文件术语和定义总则紧固件选型与质量控制预紧力/扭矩设计要求预紧施工控制预紧后检验与验收运行维护与监测质量追溯与档案管理附录A（规范性）风电行业常用紧固件预紧力/扭矩参考值附录B（规范性）预紧力/扭矩检测方法附录C（资料性）常见预紧故障及处理措施前言为规范风电行业紧固件预紧力/扭矩的控制管理，统一选型、设计、施工、检验及运维的技术要求，防范因紧固件预紧不当导致的设备故障、安全事故，保障风电机组（含陆上、海上）安全稳定运行，延长设备使用寿命，依据国家相关法律法规、行业标准及风电行业技术发展现状，制定本标准。本标准按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本标准由中国机电产品流通协会提出并归口。本标准起草单位：XX风电科技有限公司、XX新能源装备研究院、XX紧固件制造有限公司、XX电力工程检测中心、XX风电场运营管理公司、XX高校机械工程学院。本标准主要起草人：XXX、XXX、XXX、XXX、XXX、XXX、XXX、XXX、XXX、XXX。本标准为首次发布。1范围本标准规定了风电行业紧固件（含螺栓、螺母、垫圈等）预紧力/扭矩的选型、质量控制、设计、施工、检验、运维、追溯及档案管理的要求。本标准适用于陆上、海上风电机组（包括风轮、机舱、塔架、基础等）所有关键部位紧固件的预紧力/扭矩控制管理，涵盖紧固件从选型、安装预紧到运行维护的全生命周期，不适用于小型辅助设备的非关键紧固件及一次性使用的临时紧固件。本标准可作为风电行业紧固件预紧力/扭矩控制的管理依据，供风电机组设计、制造、安装、运维、检测等相关单位使用。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本标准必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本标准；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本标准。GB/T191—2008包装储运图示标志GB/T3098.1—2010紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱GB/T3098.2—2015紧固件机械性能螺母GB/T3098.15—2014紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉和螺柱GB/T5782—2016六角头螺栓GB/T5783—2016六角头螺栓全螺纹GB/T6170—20151型六角螺母GB/T16823.1—2018紧固件扭矩-夹紧力试验GB/T26544—2011风电塔架用高强度螺栓连接副GB/T30582—2014海上风电塔架NB/T31003—2011风电场机组运行维护规程NB/T31041—2013陆上风电塔架设计规范NB/T31097—2018海上风电机组塔架与基础连接技术要求IEC61400-1:2019风力发电机组第1部分：设计要求ISO898-1:2013碳钢和合金钢紧固件机械性能第1部分：螺栓、螺钉和螺柱3术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3.1紧固件fastener用于连接风电机组各部件，传递载荷、固定位置的零部件，主要包括螺栓、螺母、垫圈、销钉等，本标准重点针对螺栓连接副（螺栓、螺母、垫圈组合）。3.2预紧力preload紧固件拧紧过程中，施加在螺栓上的轴向拉力，用于使被连接件紧密贴合，产生足够的摩擦力以抵抗外部载荷，确保连接的可靠性。3.3扭矩torque拧紧紧固件时施加的力矩，是实现预紧力的主要手段，扭矩与预紧力存在一定的对应关系，可通过扭矩间接控制预紧力。3.4扭矩系数torquecoefficient反映扭矩与预紧力之间关系的系数，与紧固件的表面状态、润滑条件、螺纹精度等因素相关，是扭矩法控制预紧力的核心参数。3.5螺栓连接副boltconnectionpair由螺栓、螺母及垫圈（平垫圈、弹簧垫圈或防松垫圈）组成的用于连接的成套紧固件，其性能需匹配以确保预紧效果。3.6关键部位紧固件keypartfastener用于风电机组核心受力部位、影响设备安全运行的紧固件，包括风轮叶片与轮毂连接、轮毂与主轴连接、主轴与齿轮箱连接、机舱与塔架连接、塔架节段连接、塔架与基础连接等部位的紧固件。3.7预紧力衰减preloadattenuation紧固件预紧后，由于材料蠕变、被连接件变形、温度变化、振动等因素，导致预紧力逐渐降低的现象。3.8复紧retightening针对预紧力衰减或检验不合格的紧固件，再次施加扭矩以恢复或达到规定预紧力的操作。4总则4.1基本要求4.1.1风电行业紧固件预紧力/扭矩控制管理应遵循“选型合理、设计科学、施工规范、检验严格、运维到位”的原则，确保紧固件连接可靠，满足风电机组长期稳定运行的要求。4.1.2风电机组设计、制造、安装、运维等单位应建立健全紧固件预紧力/扭矩控制管理体系，明确各环节责任主体，制定相应的操作规程和控制措施。4.1.3关键部位紧固件的预紧力/扭矩控制应符合本标准及相关产品技术文件的要求，严禁擅自更改预紧参数或违规操作。4.1.4参与紧固件预紧施工、检验、运维的人员应具备相应的专业能力，经培训考核合格后方可上岗，熟悉本标准及相关操作规程。4.2环境要求4.2.1陆上风电场紧固件预紧施工应避开暴雨、大风（风力≥8级）、高温（环境温度≥40℃）、低温（环境温度≤-20℃）等恶劣天气，特殊情况下需施工时，应采取相应的防护措施。4.2.2海上风电场紧固件预紧施工应考虑海水腐蚀、高湿度、强盐雾等环境因素，施工前应对紧固件及连接面进行防腐蚀处理，施工过程中应做好防护，避免海水、盐雾直接接触未防护的紧固件。4.2.3紧固件储存、运输环境应干燥、通风、无腐蚀、无杂物，避免紧固件生锈、变形或损坏，储存温度应控制在-10℃～35℃，相对湿度≤75%。4.3安全要求4.3.1预紧施工前应检查施工设备、工具的安全性和可靠性，确保设备正常运行，避免因设备故障导致安全事故。4.3.2高空作业时，施工人员应系好安全带、佩戴安全帽，作业平台应牢固可靠，工具应采取防坠落措施，严禁高空抛物。4.3.3预紧过程中应避免过载操作，防止紧固件断裂、变形，若发现异常情况（如螺栓打滑、异响等），应立即停止操作，排查原因并处理后再继续施工。5紧固件选型与质量控制5.1选型要求5.1.1紧固件选型应根据风电机组各部位的受力情况、工作环境、连接要求，结合预紧力/扭矩设计参数，选择符合国家标准或行业标准的产品，优先选用高强度、防松、耐腐蚀的紧固件。5.1.2关键部位紧固件应选用8.8级及以上高强度螺栓连接副，海上风电机组关键部位紧固件应选用10.9级及以上，且具备防腐蚀、防松功能，如采用热浸镀锌、达克罗等表面处理工艺，配备防松垫圈或锁紧螺母。5.1.3紧固件的规格、材质、机械性能应与被连接件的要求匹配，螺栓的长度、直径应根据连接厚度、预紧力要求合理选择，避免因规格不符导致预紧力不足或过度预紧。5.1.4同一连接部位应选用同一规格、同一材质、同一批次的紧固件，严禁混用不同规格、不同材质的紧固件，避免因性能差异导致连接受力不均。5.2质量控制5.2.1紧固件采购时，应向供应商索取产品合格证、材质证明、机械性能检测报告等质量证明文件，明确质量要求和验收标准。5.2.2紧固件进场时，应进行外观检查、尺寸检验和抽样性能检测，外观无裂纹、锈蚀、变形、螺纹损伤等缺陷，尺寸偏差符合相关标准要求，机械性能（抗拉强度、屈服强度等）抽样检测合格。5.2.3紧固件表面处理质量应符合要求，热浸镀锌层厚度、达克罗涂层厚度应满足相关标准，涂层均匀、无脱落、无气泡，海上风电场紧固件还应额外进行防腐性能检测。5.2.4不合格的紧固件应单独存放、标识，严禁投入使用，不合格品的处理应符合相关管理规定，做好记录。5.2.5紧固件储存过程中，应定期检查，防止生锈、损坏，对于长期存放的紧固件，应进行重新检验，合格后方可使用。6预紧力/扭矩设计要求6.1设计原则6.1.1预紧力/扭矩设计应根据风电机组各部位的受力分析、连接刚度、工作环境等因素，结合紧固件的机械性能，确保预紧力能够抵抗外部载荷，防止连接松动，同时避免预紧力过大导致紧固件或被连接件损坏。6.1.2预紧力设计值应控制在紧固件屈服强度的60%～80%之间，关键部位紧固件预紧力设计值宜取屈服强度的70%～80%，确保连接的可靠性和安全性。6.1.3扭矩设计值应根据预紧力设计值、扭矩系数、紧固件规格等参数计算确定，扭矩系数应结合紧固件的表面状态、润滑条件等因素选取，必要时通过试验确定实际扭矩系数。6.2计算方法6.2.1预紧力设计值（F）按下式计算：F=K×式中：F——预紧力设计值，单位为N；K——预紧力系数，取值范围为0.6～0.8，关键部位取0.7～0.8；σsAs6.2.2扭矩设计值（T）按下式计算：T=式中：T——扭矩设计值，单位为N·m；KtF——预紧力设计值，单位为N；d——紧固件的螺纹公称直径，单位为m。6.3特殊要求6.3.1海上风电机组紧固件预紧力/扭矩设计应考虑海水腐蚀、振动、温度变化等因素，预紧力设计值可适当提高（不超过屈服强度的85%），扭矩系数应选取适配海洋环境的数值。6.3.2承受交变载荷、振动较大的部位（如叶片与轮毂连接），紧固件预紧力/扭矩设计应考虑预紧力衰减，预留一定的余量，同时采用防松措施，防止连接松动。6.3.3多个紧固件组成的连接副，预紧力/扭矩应均匀分配，设计时应明确各紧固件的预紧顺序和参数，避免受力不均。6.3.4预紧力/扭矩设计参数应在风电机组设计文件、产品说明书中明确标注，作为施工、检验的依据，不得随意更改。7预紧施工控制7.1施工准备7.1.1预紧施工前，应熟悉施工图纸、设计文件，明确预紧力/扭矩参数、施工顺序、施工方法及安全要求，对施工人员进行技术交底和培训。7.1.2检查紧固件及被连接件的表面状态，清除紧固件螺纹、被连接件连接面的油污、铁锈、杂物等，确保表面清洁、干燥，必要时对螺纹进行润滑处理（按设计要求）。7.1.3检查施工工具和设备，包括扭矩扳手、液压拉伸器、扭矩测试仪等，确保工具精度符合要求，经计量校准合格且在有效期内使用，校准周期不超过1年。7.1.4对被连接件进行定位、固定，确保连接面贴合紧密，无间隙、无偏移，避免因定位偏差导致预紧力分布不均。7.2施工方法7.2.1紧固件预紧可采用扭矩法、液压拉伸法，关键部位紧固件优先采用液压拉伸法，确保预紧力的准确性和均匀性。7.2.2扭矩法施工：采用扭矩扳手施加扭矩，按照扭矩设计值进行拧紧，拧紧过程中应匀速施加扭矩，避免过快或过慢，确保扭矩传递均匀，拧紧后应停留3～5s，使预紧力稳定。7.2.3液压拉伸法施工：将液压拉伸器安装在螺栓上，通过液压系统施加拉力，使螺栓产生预紧力，预紧力达到设计值后，锁紧螺母，然后卸除液压拉伸器，施工过程中应控制拉伸速度和压力，避免过载。7.3施工顺序7.3.1单个连接部位有多个紧固件时，应采用对称、交叉的顺序进行预紧，分两次拧紧：第一次预紧至扭矩设计值的50%～60%，第二次预紧至扭矩设计值，确保各紧固件预紧力均匀。7.3.2塔架节段连接、机舱与塔架连接等环形分布的紧固件，预紧顺序应从对称中心开始，向四周均匀扩展，避免局部受力过大。7.3.3风轮叶片与轮毂连接的紧固件，应按叶片安装角度，对称、均匀地进行预紧，确保叶片受力平衡。7.4施工过程控制7.4.1预紧施工过程中，应实时记录施工参数，包括扭矩值、预紧时间、施工人员、施工环境等，确保数据可追溯。7.4.2施工过程中若发现紧固件螺纹损伤、打滑、断裂，或被连接件变形等异常情况，应立即停止施工，排查原因，更换不合格部件后再继续施工。7.4.3预紧施工完成后，应及时清理施工工具和现场，对紧固件进行临时防护，避免受到污染、损坏。7.4.4预紧施工后，应在规定时间内（一般不超过24h）进行复紧，复紧扭矩按设计值的80%～90%执行，防止预紧力衰减。8预紧后检验与验收8.1检验要求8.1.1紧固件预紧完成后，应进行全面检验，检验内容包括预紧力/扭矩检测、外观检查、连接状态检查等，检验合格后方可进行下一道工序。8.1.2关键部位紧固件预紧力/扭矩检测应采用扭矩测试仪、超声波预紧力测试仪等专业设备，检测比例不低于100%；非关键部位紧固件检测比例不低于30%，若发现不合格，应扩大检测比例至100%。8.1.3检验应在预紧复紧完成后24h内进行，海上风电场可适当延长，但不超过48h，避免因环境因素导致预紧力发生较大变化。8.2检验方法8.2.1扭矩检测：采用扭矩测试仪对紧固件进行复拧检测，检测扭矩值与设计值的偏差应控制在±5%以内，若偏差超过范围，应重新预紧并检测。8.2.2预紧力检测：采用超声波预紧力测试仪直接检测螺栓的预紧力，检测值与设计值的偏差应控制在±10%以内，关键部位偏差应控制在±8%以内。8.2.3外观检查：检查紧固件的外观状态，无裂纹、变形、螺纹损伤，螺母锁紧到位，垫圈安装正确，无松动、脱落现象。8.2.4连接状态检查：检查被连接件连接面贴合紧密，无间隙、无偏移，连接部位无异常变形、异响。8.3验收规则8.3.1预紧力/扭矩检测合格率达到100%，外观检查、连接状态检查无异常，方可判定为验收合格。8.3.2若检测发现不合格紧固件，应立即进行重新预紧，重新预紧后仍不合格的，应更换紧固件，重新施工并检验，直至合格。8.3.3验收完成后，应出具检验验收报告，明确检验结果、验收结论，相关人员签字确认，归档留存。9运行维护与监测9.1日常维护9.1.1风电机组运行期间，应定期对紧固件进行日常检查，检查周期：陆上风电场每3个月一次，海上风电场每1个月一次，关键部位紧固件应增加检查频次。9.1.2日常检查内容包括：紧固件外观状态（有无锈蚀、裂纹、松动）、螺母锁紧情况、连接部位有无变形、异响等，发现异常及时处理。9.1.3定期对紧固件进行防腐维护，陆上风电场每年一次，海上风电场每6个月一次，清除紧固件表面的锈蚀、油污，重新涂抹防腐涂层，确保防腐性能。9.2定期监测9.2.1关键部位紧固件应进行定期预紧力/扭矩监测，监测周期：陆上风电场每6个月一次，海上风电场每3个月一次，监测方法参照本标准附录B的规定。9.2.2监测过程中，若发现预紧力/扭矩衰减超过设计值的15%，应及时进行复紧，复紧后重新监测，确保预紧力符合要求。9.2.3对承受交变载荷、振动较大的部位，应安装振动监测设备，实时监测紧固件的连接状态，发现异常振动及时排查原因，防止连接松动。9.3故障处理9.3.1运行过程中若发现紧固件松动、断裂、锈蚀严重等故障，应立即停机，采取安全防护措施，避免故障扩大。9.3.2故障处理应根据故障类型，采取相应的措施：松动的紧固件应进行复紧或更换，断裂的紧固件应立即更换，锈蚀严重的紧固件应更换并加强防腐处理。9.3.3故障处理完成后，应进行预紧力/扭矩检测，检验合格后方可恢复机组运行，同时做好故障处理记录，分析故障原因，制定预防措施。9.4更换要求9.4.1紧固件更换应选用与原规格、原材质、原性能一致的产品，严禁混用不同规格、不同材质的紧固件。9.4.2更换后的紧固件应按本标准第7章、第8章的要求进行预紧施工和检验验收，确保连接可靠。9.4.3更换下来的不合格紧固件应单独存放、标识，严禁再次使用，按相关规定进行处置。10质量追溯与档案管理10.1质量追溯10.1.1建立紧固件质量追溯体系，对紧固件的采购、进场检验、预紧施工、检验验收、运行维护、更换等全过程进行追溯，确保每一批次、每一个关键部位的紧固件都可追溯。10.1.2紧固件应标注批次编号、生产日期、生产厂家等信息，关键部位紧固件应单独标识，记录其安装位置、预紧参数、施工人员等信息。10.1.3当发生紧固件质量问题或设备故障时，应通过追溯体系排查问题原因，明确责任主体，采取针对性的整改措施。10.2档案管理10.2.1建立紧固件预紧力/扭矩控制管理档案，档案内容包括：a)紧固件采购合同、质量证明文件、进场检验记录；b)预紧力/扭矩设计文件、计算资料；c)预紧施工方案、技术交底记录、施工过程记录；d)预紧后检验验收报告、检测数据；e)运行维护记录、监测数据、故障处理记录；f)紧固件更换记录、处置记录。10.2.2档案应规范整理、妥善保管，纸质档案和电子档案并存，电子档案应定期备份，档案保存期限不少于风电机组设计使用寿命。10.2.3档案应便于查阅、追溯，相关单位应建立档案管理制度，明确档案管理责任，确保档案的完整性、真实性、准确性。附录A（规范性）风电行业常用紧固件预紧力/扭矩参考值A.1适用范围本附录规定了风电行业常用高强度螺栓连接副的预紧力/扭矩参考值，适用于风电机组关键部位紧固件的预紧施工和检验，具体数值应结合实际设计参数调整。A.2参考值表A.1风电行业常用高强度螺栓预紧力/扭矩参考值螺栓规格（M）强度等级屈服强度（MPa）预紧力参考值（kN）扭矩参考值（N·m）（无润滑）扭矩参考值（N·m）（有润滑）M248.8级640190～250450～600300～400M2410.9级940280～370670～890450～590M308.8级640300～400900～1200600～800M3010.9级940450～6001350～1800900～1200M368.8级640450～6001800～24001200～1600M3610.9级940670～8902680～35701790～2380注：1本参考值基于预紧力系数K=0.7～0.8计算，扭矩系数无润滑时取0.13，有润滑时取0.09；2实际预紧力/扭矩应结合具体设计参数、紧固件表面状态、润滑条件等因素调整；3海上风电机组紧固件预紧力/扭矩可在本参考值基础上提高10%～15%。附录B（规范性）预紧力/扭矩检测方法B.1扭矩检测方法B.1.1检测设备：采用数字式扭矩测试仪，精度等级不低于0.5级，测量范围应覆盖被检测紧固件的扭矩设计值，经计量校准合格且在有效期内使用。B.1.2检测步骤：a)检测前，将扭矩测试仪调零，检查设备运行正常，根据紧固件规格、扭矩设计值设定检测范围；b)将扭矩测试仪的套筒与紧固件螺母紧密配合，确保无打滑、偏移；c)匀速施加扭矩，直至螺母开始转动，记录此时的扭矩值，即为实际扭矩值；d)每个紧固件检测不少于3次，取平均值作为最终检测结果；e)检测完成后，整理检测数据，与设计值进行对比，判断是否合格。B.1.3注意事项：检测过程中应避免施加冲击力，匀速操作，确保检测数据准确；检测后应及时清理设备，妥善存放。B.2预紧力检测方法（超声波法）B.2.1检测设备：采用超声波预紧力测试仪，测量精度不低于±2%，测量范围应覆盖被检测紧固件的预紧力设计值，配备适配紧固件规格的探头。B.2.2检测步骤：a)检测前，对紧固件表面进行清洁，去除油污、铁锈，确保探头与螺栓表面接触良好；b)将探头安装在螺栓的一端，调整探头位置，确保信号稳定；c)启动超声波预紧力测试仪，采集超声波信号，仪器自动计算并显示预紧力值；d)每个紧固件检测不少于3次，取平均值作为最终检测结果；e)检测完成后，记录检测数据，与设计值进行对比，判断是否合格。B.2.3注意事项：检测时应避免探头与螺栓表面产生相对滑动，避免环境干扰（如振动、电磁干扰）；对于表面有涂层的螺栓，应去除涂层后再进行检测。B.3检测数据处理B.3.1检测数据应进行有效性筛选，剔除异常数据（如设备故障、操作不当导致的数据偏差），采用有效数据计算平均值。B.3.2检测结果与设计值的偏差应符合