Los materiales Co., Ltd. del metal de Hebei Yehui
Soluciones para la reducción de costes del acero al carbono de alta resistencia en torres de aerogeneradores
Análisis de aplicaciones innovadoras de reducción de costos del acero al carbono de alta resistencia en torres de energía eólica
Introducción
A medida que la industria eólica evoluciona hacia la alta potencia y las torres de gran altura, la proporción de los costos de las torres continúa aumentando. El acero al carbono Q355 tradicional ya no satisface las necesidades de las estructuras de torres altas, mientras que el acero al carbono de alta resistencia (como el grado S420/S460) se está convirtiendo en el avance clave para la reducción de costos y la mejora de la eficiencia en la industria eólica mediante mejoras en el rendimiento de los materiales y un diseño ligero.
Ⅰ. Necesidad de mejorar los materiales de las torres de los aerogeneradores
1. Problemas de la industria
La altura de la torre supera los 120 metros y el consumo de acero aumenta en más del 30 %.
El acero de baja resistencia aumenta el espesor de las paredes y los costos de soldadura entre un 15 % y un 20 %.
El transporte y la instalación se ven limitados por el tamaño de los componentes de gran tamaño.
2. Ventajas del acero al carbono de alta resistencia
Indicadores de rendimiento: Acero al carbono Q355, Acero al carbono de alta resistencia S420. Rango de mejora:
Límite elástico (MPa): ≥355 ≥420 +18 %.
Resistencia a la tracción (MPa): 490-630 520-680 +10 %.
Espesor de pared de diseño: Valor base: Reducción del espesor entre un 15 % y un 20 %. Optimización significativa.
II. La clave para reducir costos y aumentar la eficiencia
1. Diseño ligero que reduce costos
Optimización del espesor de pared: La mejora de la resistencia del acero S420 reduce el espesor de pared de la torre en un 18%, ahorrando 40 toneladas de acero para una sola unidad de 3 MW
Reducción de costos de soldadura: La eficiencia de la soldadura de placas delgadas aumentó un 30%, reduciendo el consumo de material de soldadura en un 25%
Innovación en transporte: El diámetro del componente se controla con una precisión de 4,3 metros, lo que reduce los costos de transporte especial en un 50%
2. Optimización de costos durante todo el ciclo de vida
Mejora del material → Reducción de peso del 15% al 20% → Reducción de la carga de cimentación → Reducción del consumo de hormigón en un 30% → Reducción total de costos del 8% al 12%
III. Avances tecnológicos clave
1. Garantía de tenacidad a bajas temperaturas
Utiliza tecnología de microaleación Nb-V-Ti
Energía de impacto a -40 °C ≥50 J (superior a la norma IEC 61400-6)
2. Innovación en el proceso de soldadura
Tecnología de soldadura por arco sumergido de espacio estrecho (NG-SAW)
Dureza de la zona afectada por el calor (ZAC) controlada por debajo de 280 HV
3. Mejora del sistema anticorrosivo
Recubrimiento compuesto de epoxi rico en zinc + poliuretano
Resistencia a la niebla salina > 3000 horas (norma ISO 12944 C5-M)
IV. Verificación del caso de implementación
Datos comparativos de un proyecto de torre de 150 metros de altura en Shandong:
Proyecto Solución Q355 Solución S420 Mejora de beneficios
Peso de la torre de una sola etapa: 98 toneladas 82 toneladas -16,3 %
Longitud total de la soldadura: 480 metros 390 metros -18,8 %
Costo total Valor de referencia: Reducción del 11,2 % ≥2 millones de yuanes
V. Sugerencias de aplicación en la industria
1. Selección de materiales con gradiente razonable
Base de la torre: S420/S460 soporta altas tensiones
Cima de la torre: S355 optimiza los costes
2. Promoción de la estandarización
Promoción de la certificación de materiales según la norma EN 10025-4
Establecimiento de una base de datos para la evaluación de los procesos de soldadura de acero de alta resistencia
3. Modelo de cálculo de costes
Tasa de ahorro = (Δespesor × precio unitario + Δcoste de soldadura) / coste total de las materias primas × 100%
(Valor de la experiencia: por cada 1 mm de adelgazamiento de la placa de acero, el coste por tonelada se reduce entre un 3% y un 5%).
Conclusión
La aplicación de acero al carbono de alta resistencia en torres de aerogeneradores ha pasado de la exploración técnica a la implementación a gran escala. Al mejorar el rendimiento del material, se logra una reducción del coste estructural de más del 12%, a la vez que se cumplen los requisitos de resistencia a la fatiga de la norma IEC 61400-6. Con la popularización de la tecnología TMCP (laminado controlado y enfriamiento controlado), se espera que la tasa de penetración del acero al carbono de alta resistencia en las torres de turbinas eólicas supere el 60% en 2025, proporcionando un soporte central para la era de la paridad de red.
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