風力発電用S355鋼

製品概要

機械的特性および板厚仕様

風力発電用途向けのS355鋼,特にEN 10225に準拠して供給されるS355MLおよびS355NLグレードは,洋上風力タービンの支持構造物が求める厳しい構造要件を満たすよう設計されています。 これらの熱間圧延鋼板は,厚さ 63 mm までで 355 MPa の最小降伏強度を有し,断面 100 mm までは 345 MPa,150 mm までは 335 MPa へと制御された低減が図られています。 S355ML では -40°C,S355NL では -20°C におけるシャルピー V ノッチ衝撃エネルギー 27J が保証されており,冬の嵐の際に動作温度が -30°C 以下に低下する可能性がある北海およびバルト海の環境においても,信頼性の高い破壊靭性を確保しています。

製造および溶接性の利点

厚さ10mm～150mm,幅最大3,500mmの範囲に対応しているため,不要な縦方向の溶接を施すことなく,モノパイル用トランジションピース,タワーセクション,ジャケット基礎の接合部を製造することが可能です。 炭素相当値（CEV）は,厚さ 63mm 未満のプレートでは最大 0.42%,それより厚いプレートでは 0.45% に厳格に管理されており,EN 1011-2 の推奨に従って,溶接時の予熱温度を 100°C 以下に抑えることができます。この低い CEV により,8MW から 15MW のタービン設備向けに年間 80 から 120 ユニットを生産するモノパイルメーカーの製造サイクル時間が直接短縮されます。 Z35品質の鋼板における厚さ方向の面積値の減少率は,3つの直交方向において一貫して35%を超え,EN 10160クラスS2/E2に基づく超音波検査により検証されています。

トレーサビリティおよびコンプライアンス基準

製鋼所から最終製品に至るまでの材料のトレーサビリティは,EN 10204 タイプ3.1検査証明書に準拠しており,各鋼板は溶解番号,鋼板番号,および機械的試験結果によって識別されます。 NORSOK M-630 への準拠が求められるプロジェクトについては,NORSOK M-120 に基づく溶接性試験の文書化に加え,リン（最大 0.020%）および硫黄（最大 0.010%）の化学成分限界値に関する追加の検証が行われます。 制御圧延および急速冷却によって実現される微細なフェライト・パーライト組織により,通常 0.80 から 0.88 の降伏比が得られ,波高 14 メートルを超える 50 年周期の波浪条件下における極限状態設計に必要な延性マージンを提供します。

前処理機能

前処理能力としては,直線カットで±1mm,曲面プロファイルで±2mmの公差を実現するCNCプラズマ切断,±1°の精度で30°または45°の角度に自動面取りを行う機能,およびトランジションピースの円錐部において板厚の25倍という極めて小さな半径まで成形可能な冷間成形が含まれます。 ジャケット構造の管継手については,材料の全厚方向の延性により,局所的な厚さが 80mm に達することもあるブレースとコードの交点における三軸応力状態に対応しています。 すべての前処理は,ISO 3834-2 品質管理の下で実施され,特定の S355ML および S355NL 母材について,AWS D1.1 および EN ISO 15614-1 に準拠した文書化された溶接手順仕様 (WPS) が認定されています。

用途・産業

洋上風力発電用モノパイル基礎

厚さ40mmから150mmのS355ML鋼板の主な用途は,洋上風力発電所のモノパイル基礎です。 一般的な10MWタービンのモノパイルには,800～1,200メートルトンの鋼板が必要であり,トランジションピースの断面は,マッドラインで200,000 kNmを超える曲げモーメントに耐えるために,厚さ60mm～100mmの材料で製造されます。 ボルト接合部がボルトグループあたり 15,000 kN から 25,000 kN の軸方向荷重を伝達するフランジ接続には,厚さ方向試験済みの Z35 グレードの使用が義務付けられています。 ドイツ湾,ドガーバンク,台湾海峡でのプロジェクトでは,海水温度が-2°Cから25°Cの範囲にある陰極防食環境において,その疲労性能が実証されていることから,EN 10225に準拠したS355MLが指定されています。

ジャケット構造物と深海での応用

水深40メートルを超えるジャケット基礎構造物では,ブレース部材およびコード缶に厚さ20mmから80mmのS355NL鋼板が使用される。12MWタービン用の4本脚ジャケット構成では,通常60～80箇所の管継手が使用され,ブレースとコードの交点にはZ35品質の材料が要求される。 DNV-OS-J101設計基準では,これらの接合部に対する破壊力学評価が要求される。S355MLの-40°Cにおける衝撃靭性は,設置時の打撃および20年間の運転期間中における脆性破壊の発生に対して安全余裕を提供する。 ジャケットの杭とスリーブ間のグラウト接合は,ISO 8501-1 に準拠した Sa 2.5 の表面仕上げに依存しており,高強度グラウト配合により 8～12 MPa の接着強度を実現しています。

タワーセクションおよび浮体式プラットフォーム

ハブ高80mから160mの陸上および洋上風力タービンのタワーセクションでは,フランジ厚が80mmに達する下部セクションに,厚さ10mmから60mmのS355J2+N鋼板が使用されています。 基部の直径4.5mから頂部の直径2.5mへと先細りになる円錐形のタワー設計では,EN 1090-2 EXC3施工クラスに規定される直径の±0.5%という楕円度公差を維持するために,精密な冷間成形が必要となります。 浮体式洋上風力発電プラットフォームの場合,厚さ 15 mm から 50 mm の S355ML 鋼板が,半潜水型船体の柱およびポンツーン構造を形成しています。ここでは,タービンの動的荷重を支えながら,水深 30 m から 50 m の静水圧に耐える材料が求められます。 15MWタービン用浮体式プラットフォームの鋼材重量は4,000～6,000トンに達しますが,S355MLは,費用対効果の高い船体設計に必要な強度対重量比を提供します。

二次加工および部品製造

その他の用途としては,10mm～25mm厚のS355J2+N鋼板から製造される,トランジションピース,ボート用着陸プラットフォーム,内部プラットフォーム,およびケーブル支持ブラケットなどが挙げられます。これらの部品は,腐食防止のためEN ISO 1461に準拠した亜鉛めっき処理が必要であり,85～200ミクロンの均一な亜鉛めっき厚を確保するために,材料のシリコン含有量（0.15%～0.55%）が管理されています。 タービン発電機ハウジングおよびナセルベッドプレートには,厚さ40mmまでのS355NL鋼板が使用されます。これにより,20年間の稼働期間を通じて,ギアボックスと発電機の位置合わせを0.1mmの公差内に維持するために必要な寸法安定性が確保されます。 EN ISO 14341-A G 46 4 M21 溶加材を使用したソリッドワイヤ GMAW プロセスによるこの材料の溶接性は,風乱流による高サイクル疲労荷重を受ける溶接アセンブリにおいて,一貫した機械的特性を確保します。

風力発電用S355鋼材にLeading Top Unionを選ぶ理由

認定された品質と高度な加工技術

Leading Top Unionは,風力発電プロジェクト向けにS355鋼板を供給しており,金属材料の溶接に関するISO 3834-2認証を取得しています。これにより,すべての前処理および製造工程が,タービンメーカーやEPC請負業者が定める品質管理要件を満たしていることが保証されます。 蘇州工場では,作業領域6m×20mのCNCプラズマ切断機を稼働させており,厚さ150mmまでの鋼板を加工可能です。ネスティング効率は85%を超え,手作業による切断方法と比較して材料の無駄を12%から18%削減しています。 面取りが必要なモノパイルのトランジションピースについては,自動面取り機により,厚さ 20mm から 100mm の範囲で 30° ±1° の角度を均一に保つことができ,二次研削の必要がなくなり,接合部あたりの準備時間を 40% 短縮しています。

サプライチェーンおよび在庫管理

当社の材料調達ネットワークには,EN 10225認証を取得した欧州および中国の製鉄所との直接契約が含まれており,取鍋分析から最終的な鋼板に至るまでの完全なトレーサビリティを確保し,EN 10204タイプ3.1証明書を発行しています。NORSOK M-630準拠のプロジェクトについては,S355MLおよびS355NLグレードにおいてNORSOK M-650資格を有する製鉄所との文書化されたサプライチェーンを維持しています。 厚さ10mmから150mmまでの鋼板を2,000～3,000メートルトン在庫しており,標準サイズであれば2～4週間のリードタイムを実現しています。また,緊急の要件に対しては,迅速な処理にも対応可能です。 各鋼板は,加工前に EN 10163-2 クラス A2 に基づく表面欠陥検査および EN 10160 クラス S2/E2 に基づく超音波検査を受け,規格外材料は分別・記録されます。

技術サポートおよびプロジェクト経験

エンジニアリングチームは,プロジェクト仕様に基づく材料選定,溶接手順の認定,および寸法検証に関する技術サポートを提供しています。S355鋼製コンポーネントは,北海,バルト海,および東シナ海における洋上風力発電プロジェクト向けに納入されており,モノパイル用トランジションピースでは最大120mm,ジャケット用コード缶では最大80mmの板厚に対応しています。 Z35の全厚さ試験を必要とするプロジェクトについては,EN 10164に準拠した試験を実施するため認定試験所と連携し,鋼板納入から5営業日以内に試験結果を文書化して提供します。品質管理システムには,製鋼所の生産記録に対する定期監査,要請に応じたDNV,ロイド,またはBVによる第三者検査,およびプロジェクトの文書管理システムと互換性のあるデジタル文書パッケージが含まれます。

付加価値サービスと物流

付加価値サービスには,ISO 8501-1に準拠したSa 2.5レベルのショットブラスト処理,乾燥膜厚50～80ミクロンの高亜鉛エポキシプライマー塗装,およびプロジェクト固有の要件に基づくヒート番号,プレート番号,溶接マップ位置のマーキングが含まれます。物流調整には,上海港から世界各地へのコンテナ輸送またはバラ積み輸送が含まれ,輸送中の腐食防止のために,エッジバンディングによる保護および防湿梱包が施されます。 タワーセクションやモノパイル缶の量産においては,バッチ追跡システムにより,切断,面取り,成形,溶接の各工程を通じて材料の識別情報を維持し,最終組立までの完全なトレーサビリティを確保しています。次回の風力発電用鋼材のご要望に関するプロジェクトごとの価格や納期については,技術営業チーム（info@leadingtopunion.com）までお問い合わせください。

技術仕様

関連製品・サービス