论风电塔筒的焊接

论风电塔筒的焊接

李贺龙

中国水利水电夹江水工机械有限公司       四川省夹江县 614100

摘要：风电塔筒作为风力发电系统中的重要组件，对风力发电系统的安全运行及使用寿命起着至关重要的作用，由于风电塔筒在使用过程中受到风力及发电机组的影响，风电塔筒会出现一定幅度的摆动和震动，使得风电塔筒的抗应力和抗疲劳强度要求极高，焊接作为风电塔筒制作过程中的重要环节，对风电塔筒的安全使用起着至关重要的作用。本文结合目前国内主要风电塔筒机型，对风电塔筒制作中的焊接工艺进行探讨。

关键词：新能源、风电塔筒、焊接工艺

1、塔筒制作过程中的焊接内容

塔筒制作过程中的焊接主要为筒节单元的纵缝焊接、筒节单元间的环缝焊接、筒节单元与法兰、门框及附件的焊接等。

2、塔筒的焊接

2.1、塔筒纵缝焊接

塔筒纵缝焊接前起端和末端设置引熄弧板，并应仔细检查坡口直线度、平面度、坡口角度和清洁度，要求单节塔筒直线度小于2mm，平面度小于2mm，坡口角度按照图纸要求检测，坡口内部表面光滑平整呈金属光泽，检查合格后开始焊接，首先采用气体保护焊焊接背缝，然后用自动埋弧焊焊接内侧主缝，完成后背缝清根打磨后采用埋弧焊进行焊接，埋弧焊焊接参数详见：表1 筒节纵缝、环缝焊接参数表，焊接完成后须清除熔渣、毛刺等，同时若有焊缝外形尺寸超出规定值时，应进行修磨，直至符合焊缝外形尺寸要求。

表1 筒节纵缝、环缝焊接参数表

2.2、塔筒环缝焊接

焊前复查焊缝坡口质量和尺寸是否满足要求，否则应及时采取措施纠正，满足要求后方可焊接。要求先焊内坡口，外部坡口清根后再焊外坡口。焊接方法与相关要求筒体纵缝焊接基本相同，注意尽量减小筒体的椭圆度，减小焊接变形。

先在筒节外表采用CO2气体保护进行加固焊，采取等距分段加固，即断续、对称焊接，直至整条环缝加固完成，其焊缝应规整、均匀，焊后及时清理焊接飞溅等。定位焊后，对单段筒节两端法兰的平面度、圆度以及两法兰端面的平行度、同轴度进行检验，如不符合规定要求，进行调整直至符合规定要求。

正式焊接均采用埋弧自动焊，根据板厚及坡口大小，严格按照成熟的焊接工艺评定参数、焊层道数、电压、电流及焊接速度等参数操作。要求先焊内坡口，外部坡口清根打磨后再焊外坡口。筒节与筒节间环缝焊接参数详见：表1 筒节纵缝、环缝焊接参数表。

法兰与筒体间环焊缝的焊趾位置需要远离法兰的圆弧切点位置至少3mm。焊接过程中通过参考基准平行面，密切关注端面法兰变形情况，可以快捷的分析导致变形的应力点，为调整和控制变形提供依据。每条（道）环缝要一次焊接完成，保证受热均匀，避免产生新的应力变形，该焊缝采用埋弧焊，焊接参数详见：表1 筒节纵缝、环缝焊接参数表，焊接完成后须清除熔渣、毛刺等，同时若有焊缝外形尺寸超出规定值时，应进行修磨，直至达到焊缝外形尺寸要求。

2.3、门框的焊接

焊接塔筒门框前先复查与门框连接的筒体坡口质量和尺寸是否满足要求，否则应及时采取措施纠正，满足要求后方可焊接。

塔筒门框与筒体焊接应在法兰焊合后进行，焊接时应在两侧同时对称施焊，不应由一边从头至尾连续焊接。

塔筒门框与塔筒的焊接采用CO2气体保护焊或手工电弧焊，焊缝全熔透。塔筒门框与相邻筒节纵、环缝应相互错开，若因板材规格达不到时，塔筒环焊缝必须位于门框中部,相邻筒节纵向焊缝与门框中心线按照图纸要求控制。

预热及后热温度：由于塔筒门框较厚，施焊前对焊缝中心线两侧100mm的范围内预热到100℃以上，用测温仪检查温度，整个焊接过程层间温度不低于100~200℃。焊缝采用对称分散施焊，来控制焊接变形，各层焊接顺序按“0”型所示：

多层多道焊接时，应将每层的飞溅物仔细清理，自检合格后进行下层焊接，层间接头应错开30mm；

内侧焊缝焊接1/3后进行背面清根，清根后用砂轮机修整刨槽，磨至露出金属光泽，并认真检查，保证无缺陷后可继续焊接，焊接完成1/2后另一面填满，最后将背面焊满；

每条焊缝尽可能一次连续焊完。当中断焊接时,应及时采取后热、缓冷等措施。重新施焊时，仍需按规定预热，门框焊接参数详见：表2 门框焊接参数

表2 门框焊接参数

塔筒门框自拼接焊缝应经振动时效或热处理消除焊接应力，加强板上的门框不需要处理。

门框焊接完成后须清除熔渣、毛刺等，并对焊缝进行修磨，直至达到焊缝外形尺寸要求。

2.4、塔筒附件焊接

塔筒用于固定爬梯、绝缘管母线、平台等固定装置与本体采用焊接形式连接的需要先进行拼装焊接。筒体内不允许扁钢与筒体内壁直接焊接。

附件的焊接在塔筒主体完工后进行，附件的焊接位置不应位于塔筒焊缝上，与塔体焊缝（纵缝和环缝）的距离应不小于100mm，受结构限制最小距离50mm。塔筒附件焊接采用CO2气体保护焊或手工电弧焊焊接，注意对法兰尺寸有影响的焊缝应采取变形检测、分散对称施焊等措施确保焊接后的法兰尺寸合格。顶部密封台板距顶部法兰位置较近，并需要焊接在筒节上，在拼装时控制平台板与塔筒间隙，对于间隙偏大的先对平台板进行堆焊，保证间隙小于1mm后才能焊接，焊接采用分段跳焊的方法，并采取变形检测措施，视变形情况调整焊接顺序，确保顶部法兰尺寸合格。

3、焊接质量控制

焊前检查拼装坡口间隙，坡口根部间隙为0~2mm，以便在打底焊接时焊透；每焊接一层必须将焊缝表面的浮渣清理干净，必要时可采用打磨的方式清渣；

为了保证焊缝接头处的内部质量，焊缝层间接头必须错开，且在焊接之前必须将接头处用角磨机磨成斜过渡型式；

焊接时根据工艺评定试验控制焊接参数，严格控制每层焊缝焊接的厚度；严格控制焊机行走速度，焊接速度不小于60mm/min；

焊接过程中严格控制线能量输入，避免因为线能量输入过大，导致焊接变形。

参考文献

[1]《压力容器焊接规程》 NB/T47015-2011

[2] 《承压设备焊接工艺评定》 NB/T 47014-2011

[3] 《承压设备产品焊接试件的力学性能检验》NB/T 47016-2011

[4] 《风力发电机组塔架》GB/T 19072