雷清华1 王建文2 王政2 (1.华电郑州机械设计研究院有限公司，郑 州 450015 华电福新能源股份有限公司，北 京 100031) 摘要:华南某风电项目数台风机 P&H波纹筒预应力管桩基础安装一段时间后出现了锚杆断裂情况，引起机组停机，基 础需返修或重建，造成了很大的经济损失。对断裂锚杆进行了宏观和微观分析，确定锚杆断裂原因是材料塑韧性不够， 在内部存在较多缺陷和杂质的情况下出现局部应力集中，引起裂纹并不断扩张，最终导致断裂。探讨了材料选用标准， 并对同类工程提出了建议。 中图分类号 :TM614;TU476 文章编号 ：1674-1951(2016)08-0034-03 术指标满足 GB/T 20065—2006《预应力混凝土用螺 纹钢筋》[1]中对PSB 1080精轧螺纹钢的要求。锚杆 材料牌号为40 Si2MnV，材料的屈服强度大于1080 MPa,抗拉强度大于1230 MPa。锚杆的预拉应力约 为550 MPa，与工作应力叠加后，仍远低于材料屈服 最近几年，我国风电机组开始采用美国的 P&H 无张力灌注桩基础设计理念。与传统扩展基础相 比，P&H 基础具有大幅度节省钢筋混凝土、降低挖 GB/T 20065—2006《预应力混凝土用螺纹钢 筋》规定的检验项目有化学成分、拉伸、松弛、疲劳、 表面和质量偏差。断裂锚杆的表面质量经目视检验 符合标准要求。受条件限制，原材料的疲劳试验未 按标准执行，断裂后的锚杆也未进行疲劳试验。检 2014年 3 月，华南某风电项目数台风机 P&H 波纹筒预应力管桩基础出现了锚杆断裂情况（如图 1所示）。有的锚杆是在风机投人运行后断裂的，有 的锚杆在风机尚未投人运行就断裂了。总体而言， 验的重点放在化学成分和力学性能上。经检验，断 裂锚杆的化学成分和力学性能均满足标准要求。 GB/T 20065—2006《预应力混凝土用螺纹钢 图1 锚杆断裂典型局部照片 筋》只简单地规定了材料的屈服强度、抗拉强度、断 后伸长率等指标，对韧性指标未做要求。为了分析 收稿日期：016-06 -07;修回日期：016-06-2 雷清华，等:风 电塔筒 P H & 基础预应力高强锚杆断裂分析 锚杆断裂的原因，增加了对锚杆冲击吸收功的检验， 口截面的边缘及中心部位进行了维氏硬度测试，结 果见表 1。 采用扫描电镜对 2 根断裂锚杆的断口进行微观 对 2 根断裂的锚杆取样进行了冲击试验，试验 温度为 20 °C ，组冲击吸收功数据为:锚杆 A,33. 8， 形态观察，断口形貌及能谱成分分析结果如图 2 ~ 41. 9】;锚杆：6,20.6，18.01[。对 2 根断裂锚杆非断 图9 所示，断口处横截面上的夹杂元素含量见表 2。 表 1 锚杆非断口截面的边缘及中心部位维氏硬度测试结果 207 图2 瞬断区的夹杂与裂纹 图4 断裂源的空隙与凹坑 图6 断裂源处的裂缝 图9 断口处横截面上夹杂元素能谱图 表2 断口处横截面上的夹杂元素含量 Si 项目 2.23 锚杆B 的断裂源于其表面的较粗糙区域，断裂 源位于其表面的凹坑处，并与其内部粗糙区域夹杂、 疏松群交汇，形成断裂源。该区域内的夹杂、凹坑、 疏松、空隙、裂纹等缺陷较多且聚集，组织呈沿晶+ 解理脆性断裂。瞬断区组织疏松，疏松的孔内存在 较多的夹杂。能谱检验显示的夹杂元素为 C ,0, Na,Mg,Si,S,P,K ,Ca,Cr,Mn,Fe。 疲劳破坏区域是由裂纹逐渐扩展形成的，该区 对2 根断裂锚杆非断口截面的边缘及心部进行 维氏硬度测试，测试结果表明，锚杆的表面硬度明显 低于心部，说明锚杆表面出现了脱