风电塔筒制造技术及质控要求探微

风电塔筒制造技术及质控要求探微

郭文刚

中船澄西船舶修造有限公司江苏江阴214433

摘要：风电塔筒最为风力发电机组的塔杆，主要起支撑作用，同时吸收发电机组震动，对整个风电发电机组起着至关重要的作用。风电塔筒制造所用主要材料有钢板、法兰、防腐油漆等；下文将从风电塔筒的制造流程、方案及质量控制来进行解析。

关键词：风电塔筒，制造技术，质控要求，探讨

1材料准备

塔筒制造所用的金属材料，其机械性能和化学成份必须符合技术条款及GB/T1591-2008，并应具有出厂合格证及材质证明书，钢板的厚度偏差应符合GB/T709-2006，C类。所有筒体用钢材应定尺采购，并按照合同文件和技术协议规定的复验批次和产品焊接试板预留加长板。焊接选用的焊丝和焊剂的型号与母材材质相匹配。法兰、内附件焊接件和镀锌件成品采购。法兰的对接坡口是控制法兰焊后变形的重要环节，法兰订购时，法兰的坡口需结合筒体焊接工艺确定。

2风电塔筒制造流程

风电塔单段塔筒的制作流程：钢板切割下料→钢板下料→卷板校圆→纵缝焊接→法兰拼装及焊接→环缝焊接→大节拼装及焊接→附件拼装及焊接→塔筒防腐→内饰件安装→包装→装车运输。

3风电塔筒制造方案

风电塔筒的制造方案分为以下几个步骤。

第一步，钢板下料。钢板的下料所要应用到的机器是数控切割机，根据所要下料的钢板尺寸等进行编程，经过几次复检，确定无误后才能够正式下料。下料后还要对钢板进行方向、方位线以及编号进行标注，按照相关标识批量生产。对板材也要进行适当的切割，实际切割的长度与要求尺寸有±2mm的误差范围，宽度也有≤2mm的范围，对角线的差值要控制在≤3mm之间，在保证误差范围基础之内对板材进行切合，并打磨均匀，光滑。

第二步，卷板和校圆。卷板要保证在一定的控制范围内，通常用1.2m的样板进行控制，样板与筒体的间隙也要控制在主机厂家设计值之内，检测合格后，通过焊接进行加固。纵缝组的控制要控制在0-2mm之间，调圆后也是有相应的公差要求的。

第三步，纵缝焊接。对板材的焊接是非常关键的，先对板材的内缝进行焊接，焊接后还要彻底清根，如果焊接坡口金属露出，则需要采用焊接背缝的方式进行焊接。焊接过程中，焊接间隙要保持在1mm之内，对焊接部位也要采用气保焊打底，焊丝ER50-6，规格1.2mm，埋弧焊丝H10Mn2规格4mm，焊剂SJ101。焊接的温度要控制在100~250℃之间，焊接线能量在39kJ/cm以内，保证在冲击要求范围内。

第四步，拼接过程。拼接过程主要指的就是应用很广泛的法兰拼接以及大节拼接，这两种方式是当前最热门的两种拼接方式。法兰拼接进行之前，也要对法兰节筒体以及接口处的周长进行估算，拼装过程中要保证所有管口向上防止。法兰上要严格安装中心线、门中心线、导电轨中心线、筒节纵缝位置、方位线等，都要进行明显标记。单节拼装完后，要对环缝对口错边、环口对接缝隙、缝隙棱角度、纵向表面局部凹凸度、塔筒直线度和高度、塔筒两端平行度、法兰孔位置等等，进行反复检验。

第五步，环缝焊接过程。在这一环节内，首要问题就是要对内环缝进行完整焊接，这一部分做到严密才能够不影响接下来的环节进行。外缝焊接之前要进行清根处理，这一工作要进行的十分细致，露出金属焊接点，才能够进行下一步的焊接。焊接的要求以及工艺等都有严格的制度要求，要参考进行。焊接温度也要进行控制，不能够低于100℃，但是不能高于250℃，温度一定要严格控制。焊接范围要紧密，不能随意进行，所使用的焊接材料要事先烘干，尤其是进行多层焊接后，要对前一层的熔渣等彻底清除。

第六步，附件焊接及拼装。在对附件的拼接和安装过程中，也要十分精细，焊接手法采用气保焊或者手工焊，二者都有相应的标准，气保焊采用E501T-1L，1.2mm焊丝，手工焊采用J507RH焊条。手工焊的过程中，焊接要按规定时间进行施工，并且必须配备保温桶，以保证焊接的正常进行。

4焊缝检测及材料复验

4.1焊缝探伤检测

塔筒法兰与筒体环缝、筒体之间的环缝、筒体的纵缝、进入门框与筒体的连续组合焊缝均100%超声波检验JB/T4730.3的Ⅰ级合格。塔筒法兰与筒体环缝、门框与筒体的连续组合焊缝、塔筒本体上的所有T型焊缝均100%磁粉检验JB/T4730.4的Ⅰ级合格；筒体之间的环缝，筒体纵向焊缝、其他连接附件按10%磁粉检验JB/T4730.4的Ⅰ级合格。经检验的焊接接头，如有不允许缺陷，应在缺陷清除后进行补焊，并对该部位采用原检测方法重新检查。进行局部探伤的焊接接头，发现有不允许的缺陷时，应在该缺陷两端的延伸部位增加检查长度，增加的长度为该焊缝长度的10%，且≮250mm。若仍有不允许的缺陷时，则对该焊接接头做100%MT和100%UT检测，验收等级同上述标准。

4.2焊缝外观检查

所有对接焊缝、法兰与筒体角焊缝为全熔透焊缝，焊缝外形尺寸应符合图纸和工艺要求，焊缝与母材应圆滑过渡。焊接接头的焊缝余高应趋近于零。焊缝表面不允许有裂纹、夹渣、气孔、漏焊、烧穿和未熔合等缺陷，咬边深度≤0.5mm。焊缝和热影响区表面不得有裂纹，气孔，夹渣，未熔合及低于焊缝高度的弧坑。外形尺寸检查前，熔渣，毛刺，飞溅等应清除干净。焊缝外形尺寸超出规定值时，应进行修磨，允许局部补焊，返修后应合格。

4.3材料复验

筒体钢板按到货总数量的10%进行超声波复验达到JB/T4730.3中规定的Ⅱ级合格。如果有一张板超声波检验不合格，必须每张板进行复检。钢板按炉号进行化学成分、按批号进行力学性能抽样复验，抽样率100%。每块钢板上必须标记有以下信息：炉批号，件号，材质和质量等级等。锻造法兰磁粉探伤检测，达到JB/T4730.4的Ⅰ级要求。锻件法兰按总量的10%进行超声波探伤检测，达到JB/T4730.3的Ⅰ级要求。所有焊接材料包括焊条，气体保护焊丝、埋弧焊焊丝、焊剂的质量必须按批次出具质量合格证、材料数据表、力学性能报告等。

结语

风电塔筒制造技术及质量控制措施是一个不断研究改进过程，每一道工序都有具体的工艺和验收标准，通过采用新技术、新工艺、改进的工装使风电塔筒制造技术不断优化，质量控制措施更加完善。

参考文献：

[1]夏云峰.发展风电要有长远眼光[J].风能.2017（11）

[2]张永红.风电塔筒焊接工艺的改进措施[J].科技资讯.2008（30）