GNR中國辦事處

風電技術裝備是風電產業的重要組成部分，也是風電產業發展的基礎和保障。其中風電軸承的難點技術是，針對主軸軸承要求無故障運轉達130000h以上，并具有95%以上的可靠度，極高的載荷容量;需要主軸承具備致密的低倍組織，較低的有害元素含量(如鈦和氮)，鈦含量要求控制在30ppm以下。

圖片用于風力發電的調心滾子軸承示意圖，圖源網絡。

鋼中的氮化物以氮化鈦(TiN)為主，是一種硬度很高的不變形夾雜物。在交變應力的作用下會造成應力集中，使軸承鋼局部受力激增，進而對軸承設備造成損壞，縮短風機使用壽命。鋼中的鈦、氮含量與TiN夾雜有密切聯系，即隨著鈦、氮含量的增加，TiN含量隨之增加。所以要想提高軸承鋼的疲勞壽命就應當盡量減少鋼中鈦的含量，減少其形成TiN的可能性。

常見的控制標準為，當鋼中氮含量為60ppm，控制鈦含量≤27ppm;當鋼中氮含量增加到80ppm，控制鈦含量≤20ppm。例如,日本高周波公司開發了以低鈦為特色的SUJ2KRF鋼,其中 [Ti] + [O] ≤18ppm,壽命比普通軸承鋼材提高約2倍。住友公司對不同鈦含量和氧含量的鋼管所進行的試驗也證明,低氧和低鈦有利于壽命的提高。國外生產軸承鋼廠家的鈦含量見表1。

國內企業如興澄特鋼生產的GCr15鋼其中鈦含量可以控制在20~40ppm。目前，在工業生產中多是針對GCr15類高碳鉻軸承鋼的鈦含量控制，對類似的高硅、高錳、高碳鉻軸承鋼的鈦含量控制限還少有提及，但也可以推而廣之。風電軸承鋼化學成分見表2。

GCr15SiMn在鈦含量控制上有其鋼種自身難點。其成分中鈦含量是冶煉過程控制的難點，原因是硅錳軸承鋼在調整硅的同時，合金中會帶入鈦，由于鋼中氧含量很低，鈦容易還原進入鋼水中，因此選用適宜的鉻鐵和合金冶煉軸承鋼是降低鈦含量的重要手段。而選擇一款正確的直讀光譜儀對鈦含量進行全程監控，則是冶煉高標準軸承鋼的關鍵。

GNR始終專注于直讀光譜儀的生產和研發，致力于幫助用戶在快節奏的工業生產中，快速得到關鍵元素的準確結果。使用GNR直讀光譜儀可以準確測試ppm級別Ti元素含量。

如下圖中，客戶樣品中Ti元素需要控制在15ppm以下。測試結果為11ppm，數據穩定可靠。

數據使用GNR CMOS S3測試得出。

參考文獻：江成斌，風電軸承鋼 GCr15SiMn 中鈦含量控制實踐

GNR S3儀器特點:

C,P,S,N元素精準檢測。整機、電路系統全部由意大利制造。極佳的測樣穩定性及精度保障。