【摘 要】
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海上风力机塔筒作为海上风力机的重要组成部分,长期暴露在复杂多变的海洋腐蚀环境中,同时还要受到海上强风载荷、波浪冲击载荷等环境载荷以及风力机在运行过程中的动力载荷作
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海上风力机塔筒作为海上风力机的重要组成部分,长期暴露在复杂多变的海洋腐蚀环境中,同时还要受到海上强风载荷、波浪冲击载荷等环境载荷以及风力机在运行过程中的动力载荷作用。因此对海上风力机塔筒的腐蚀疲劳寿命进行分析很有必要。本文以某海域2.5MW海上风力机处在浪花飞溅区的塔筒为研究对象,从腐蚀疲劳的微观机理出发,对海上风力机塔筒在浪花飞溅区的寿命进行了分析。主要内容包括以下几个方面:(1)从点蚀加速裂纹成核的机理出发,在点蚀坑为半球型以及点蚀起始于光滑表面的假设下,结合腐蚀电化学理论以及点蚀在演化过程中应变能和表面能的变化,提出了一种确定腐蚀疲劳裂纹成核临界点蚀深度的新方法以及估计腐蚀疲劳裂纹成核寿命的模型。并用此模型对海风力机塔筒在浪花飞溅区的腐蚀疲劳裂纹成核寿命进行了分析,得到其腐蚀疲劳成核寿命为1.06年。(2)通过对海上风力机塔筒的腐蚀疲劳裂纹扩展机理进行分析,利用现有的把腐蚀疲劳看成机械与环境因素交互作用的结果,考虑阳极溶解降低腐蚀疲劳裂纹尖端金属自由能影响腐蚀疲劳裂纹扩展的模型。对海上风力机塔筒在浪花飞溅区的腐蚀疲劳扩展寿命进行了分析,得到其腐蚀疲劳裂纹扩展寿命为26年。(3)根据塔筒与腐蚀环境接触的先后顺序,把海上风力机塔筒浪花飞溅区的腐蚀疲劳寿命,分为防护体系失效时间、腐蚀疲劳裂纹成核寿命以及腐蚀疲劳裂纹扩展寿命三部分,对风力机塔筒浪花飞溅区的腐蚀疲劳寿命进行了分析,得其整体腐蚀疲劳寿命为30.06年。结果表明其腐蚀疲劳寿命大于设计要求的20年寿命,符合要求。上述工作从腐蚀疲劳机理出发,结合腐蚀电化学理论,以及腐蚀疲劳裂纹演化过程中的能量变化,分析了海上风力机塔筒腐蚀疲劳寿命,给出了预测腐蚀疲劳寿命的一般性模型,为海上风力机塔筒的腐蚀疲劳寿命分析提供了理论基础。
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