4 problemi comuni nei bulloni delle turbine eoliche e come prevenirli

I bulloni nelle turbine eoliche sono esposti a enormi quantità di carico in modo ripetitivo ogni giorno a causa del movimento rotatorio, del vento e delle variazioni di temperatura.

Le preoccupazioni sopra menzionate innescano sempre il malfunzionamento delle turbine eoliche attraverso crepe, allentamento e corrosione.

Bulloni e i fissaggi hanno sempre una certa sollecitazione applicata durante il loro ciclo di vita operativo.

Questo articolo discute le modalità di guasto più tipiche nei fissaggi utilizzati nelle turbine eoliche, le loro ragioni e come ispezioni adeguate e soluzioni anti-allentamento possono mitigare i rischi.

Problemi comuni nei bulloni delle turbine eoliche: Quali sono le cause?

Di solito, il guasto avviene gradualmente. I primi indicatori potrebbero essere ruggine superficiale, perdita di precarico o piccole crepe in prossimità del filetto. 

Se non vengono effettuati test appropriati, le seguenti ragioni possono causare un arresto non programmato o riparazioni costose.

Carico ciclico e vibrazioni frequenti

Le turbine eoliche sono raramente soggette a carichi costanti. Le velocità del vento fluttuano sempre, inducendo così tensione e compressione ciclica dei collegamenti imbullonati.

Il carico ripetuto causerà un aumento delle probabilità di guasto per fatica del bullone. 

Gradualmente, piccole crepe si innescano all'interno del materiale e si diffondono fino a raggiungere il livello critico per la frattura.

Il guasto per fatica si verifica spesso nei bulloni della flangia della torre, nei bulloni delle pale e nei giunti della navicella.

Ciò rende più difficile il rilevamento durante la manutenzione ordinaria.

In molti casi, le crepe iniziano alle radici dei filetti o ai difetti superficiali dove lo stress si concentra.

Alcuni collegamenti della turbina subiscono un carico di fatica maggiore rispetto ad altri. Questi includono:

• Giunti flangiati della torre.
• Collegamenti alla radice delle pale.
• Fissaggi del sistema di imbardata.
• Bulloni di accoppiamento dell'albero principale.

Queste aree di solito richiedono un'ispezione periodica del precarico e test non distruttivi.

Diverse pratiche di manutenzione aiutano a ridurre i rischi di fatica:

• Utilizzare procedure di serraggio controllato.
• Verificare il precarico durante le ispezioni programmate.
• Evitare danni superficiali durante l'installazione.
• Selezionare rivestimenti adatti all'esposizione all'aperto.

Moderni soluzioni anti-allentamento aiutano anche a mantenere la forza di serraggio durante i cicli di vibrazione.

Precarico del bullone improprio

Un serraggio errato rimane uno dei maggiori problemi di installazione nel settore energetico.

L'allentamento può verificarsi se i bulloni sono sotto-serrati, mentre lo stiramento può verificarsi se i bulloni sono sovra-serrati. Quest'ultimo può superare il suo limite elastico e causare concentrazione di stress.

Il controllo corretto della coppia e la verifica della tensione aiutano a ridurre l'allentamento dei bulloni delle turbine eoliche durante lunghi cicli operativi.

Condizioni ambientali

L'ambiente per le strutture offshore e costiere dei parchi eolici include umidità, acqua salata e temperatura variabile; questi fattori contribuiscono alla corrosione.

La corrosione indebolirà il filetto e ridurrà l'azione di serraggio. Le fosse di corrosione saranno i punti di partenza delle crepe da fatica in condizioni ambientali estreme.

La protezione dalla corrosione richiede rivestimento e ispezione.

Infragilimento da idrogeno nei bulloni ad alta resistenza

L'infragilimento da idrogeno dei bulloni rimane una preoccupazione importante nelle applicazioni industriali pesanti. 

Il problema colpisce principalmente i fissaggi ad alta resistenza esposti all'idrogeno durante i processi di produzione o di rivestimento.

Il materiale può apparire normale esternamente diventando fragile internamente.

Ciò si verifica quando l'idrogeno può penetrare nell'acciaio durante la pulizia acida, la galvanica o le reazioni di corrosione. 

Una volta intrappolato all'interno del metallo, l'idrogeno indebolisce la struttura del grano. Sotto stress di trazione, può verificarsi una frattura ritardata senza preavviso.

Questo problema è particolarmente pericoloso perché una frattura può verificarsi giorni o settimane dopo l'installazione.

Le fratture legate all'idrogeno mostrano spesso queste caratteristiche:

• Frattura fragile improvvisa.
• Poca deformazione visibile.
• Frattura vicino ai filetti o alle aree sollecitate.
• Guasto sotto carichi operativi normali.

I test di laboratorio sono solitamente richiesti per confermare la presenza di bulloni infragiliti da idrogeno durante le indagini sui guasti.

I produttori riducono i rischi attraverso processi di produzione controllati e verifica dei materiali.

Le misure preventive comuni includono:

• Controllo appropriato del trattamento termico.
• Cottura dopo la galvanica.
• Gestione del rivestimento superficiale.
• Monitoraggio della durezza del materiale.

CNRL utilizza strutture di laboratorio specializzate per supportare l'analisi dei guasti e l'ispezione dei fissaggi del settore energetico.

Problemi comuni nei Bulloni per turbine eoliche: Come si può Allentamento dei bulloni delle turbine eoliche Prevenire?

L'allentamento dei bulloni rimane una delle problematiche di manutenzione più frequenti nei sistemi delle turbine. 

La vibrazione continua riduce gradualmente il precarico se i metodi di bloccaggio sono insufficienti. Una volta che il precarico diminuisce, il movimento del giunto aumenta rapidamente.

Sistemi di bloccaggio meccanico

Diversi metodi di bloccaggio aiutano a mantenere la tensione dei bulloni durante il funzionamento.

Comuni soluzioni anti-allentamento includono:

• Rondelle elastiche.
• Sistemi a doppio dado.
• Rondelle a cuneo.
• Dadi a coppia prevalente.

Questi sistemi riducono il movimento rotatorio durante i cicli di vibrazione.

Importanza di una corretta installazione

Anche i buoni sistemi di bloccaggio possono fallire se le procedure di installazione sono incoerenti.

I tecnici devono seguire valori di coppia calibrati e sequenze di serraggio. Una distribuzione non uniforme del precarico crea spesso stress localizzato.

Gli strumenti digitali di monitoraggio della tensione ora aiutano a migliorare la coerenza dell'installazione nei grandi progetti eolici.

Pratiche di ispezione e monitoraggio

L'ispezione di routine rimane fondamentale per una lunga vita utile.

Gli operatori spesso combinano:

• Verifica della coppia.
• Test ultrasonici.
• Ispezione visiva delle crepe.
• Monitoraggio della corrosione.

Questi metodi aiutano a identificare la perdita di precarico prima che si sviluppino problemi strutturali importanti.

Perché il controllo dei materiali e della qualità è importante?

La consistenza del materiale influisce direttamente sulla durata del bullone. Piccole variazioni nella durezza o nel trattamento termico possono influenzare la resistenza alla frattura.

Questo è il motivo per cui i produttori applicano rigorose procedure di ispezione durante la produzione.

I sistemi di qualità aiutano a garantire prestazioni di produzione ripetibili.

CNRL opera secondo Certificazione IATF 16949 standard. Ciò supporta il controllo di processo, la tracciabilità e la gestione delle ispezioni per elementi di fissaggio industriali.

Tali sistemi sono importanti per i settori in cui la sicurezza strutturale rimane critica.

Analisi dei guasti in laboratorio

Le indagini sui guasti spesso richiedono test metallurgici ed esami delle fratture.

I test tipici includono:

Metodo di ispezione	Scopo
Test di durezza.	Rileva un trattamento termico improprio.
Analisi metallografica.	Esamina la struttura dei grani.
Analisi della superficie di frattura.	Identifica l'origine della cricca.
Test in nebbia salina.	Valuta la resistenza alla corrosione.
Test di trazione.	Verifica le proprietà meccaniche.

Dettagliata analisi dei guasti di bulloni ad alta resistenza aiuta a prevenire guasti ripetuti nelle installazioni future.

Quali pratiche di manutenzione aiutano a prolungare la vita utile dei bulloni?

Le prestazioni a lungo termine dei bulloni dipendono sia dalla qualità del prodotto che dalla pianificazione della manutenzione.

Anche i materiali durevoli richiedono ispezioni programmate in condizioni operative impegnative.

Ritingaggio e ispezione programmati

Alcuni operatori di turbine eseguono un serraggio periodico durante i primi intervalli di servizio. Ciò aiuta a compensare il rilassamento del precarico dopo l'installazione.

La frequenza delle ispezioni dipende spesso dalla posizione della turbina, dalle condizioni di carico e dall'esposizione ambientale.

Strategie di protezione dalla corrosione

Il rivestimento protettivo previene l'infiltrazione di umidità e il deterioramento superficiale.

Le tecniche protettive più diffuse includono il rivestimento in scaglie di zinco, la zincatura a caldo e l'assemblaggio con sigillatura del filetto.

Utilizzate insieme a misure di prevenzione dell'allentamento, tali tecniche aiutano a migliorare l'integrità del giunto durante operazioni prolungate.

Formazione e supporto tecnico

Una formazione adeguata sull'installazione riduce i danni da manipolazione e gli errori di serraggio.

Il supporto tecnico può aiutare gli operatori a selezionare i sistemi di fissaggio appropriati in base al tipo di vento che soffia.

I fissaggi utilizzati nelle turbine eoliche sono soggetti a tensione, vibrazioni e fattori ambientali.

Misure preventive come l'ispezione e l'uso di materiali e sistemi di bloccaggio appropriati possono aiutare a evitare gravi danni in futuro.