风电塔筒制造技术及质量控制要求

风电塔筒制造技术及质量控制要求

李乾晖

中车兰州机车有限公司 甘肃 兰州 730000

摘要：风电塔筒对发电机组起到支撑与减震作用，本文先对风电塔筒制造流程进行分析，并分别从风电塔筒制造具体方案、焊缝检测及材料复验和塔筒包装及运输等方面进行探讨，可供相关人员参考。

关键词：风电塔筒；加工制造；质量控制

1. 塔筒制造流程

为了更好地保证风电塔筒制作质量，需要设计部门对加工图纸进行再次确认，并明确所采用的技术规范。做好塔筒加工制作的技术交底工作，与客户方面的技术人员、使用人员进行沟通与联系，对设计图纸进行交流并指出设计中需要改进的地方，这样可以更好地结合客户使用要求。技术部门需要组织设计人员对图纸进行细化设计，绘制出具有生产指导作用的工程图，制定出焊接工艺规程和制作工艺，在正式的制作以前还需要组织生产人员进行技术交底，让工作人员充分领会设计意图，避免在加工过程中产生偏差。同时，还要做好材料的采购工作，法兰、钢材、附件等需要外购，应该严格筛选供应商，从技术经济性方面选择生产材料，对入场的材料进行检验，不合格产品应该退货处理。生产部门组织人员进行风电塔节制作，严格控制加工制作流程，加强质量检验工作。塔节制作好进行组对，对组对质量进行检验，组对完成进行焊接，然后，进行黑塔终检，后续进行塔筒内部元件的装配工作，再对塔筒成品进行验收，验收合格后，可以运输给客户。

2.塔筒制造方案

2.1材料准备及检验

钢板、法兰进厂后进行表面外观尺寸及厚度的验收。钢板外形尺寸验收合格后按照每次到货总数量的10%进行100%UT复验，质量达到JB/T4730.3-2005Ⅱ级要求。环锻法兰外形尺寸验收合格后，按照总数量的10%进行UT和MT的抽检，其中UT要满足JB/T4730.3标准I级要求；MT要满足JB/T4730.4标准I级要求。

2.2钢板下料

采用数控切割机下料。下料前根据工艺进行数控编程，经校核检验无误后再下料操作。下料完成后必须对钢板瓦片的编号、方向、方位线等进行标识，并按要求标识出瓦片钢板的炉批号或钢板号、瓦片的编号等。筒体板材切割尺寸偏差长度方向误差要求±2mm，板宽之差要求≤2mm（至少测5个位置），对角线之差≤3mm。按照零件工艺卡的要求，切割各瓦片的环缝及纵缝的坡口，坡口角度应符合工艺要求，同时必须将坡口及周围30mm范围打磨平整、光滑。

2.3卷板及校园

卷板时用弦长1.2m的样板进行控制，样板与筒体间隙不大于2mm。卷板合格后在筒体坡口外部用气保焊进行点焊加固。纵缝组对控制筒体对接间隙在0~2mm以内，错边量不超过3mm。调圆后筒节任意横截面圆度公差要求为：DmaxDmin≤0.5D%。

2.4纵缝焊接

先焊内缝，内缝焊接完成，背缝彻底清根，露出焊缝坡口金属后，采用焊接背缝。焊接时如果纵缝对接处的间隙超过1mm，则必须先对该部位采用气保焊打底，气保焊丝ER50-6准1.2mm，埋弧焊丝H10Mn2准4mm，焊剂SJ101。焊接时层间温度在100～250℃，焊接线能量不大于39kJ/cm，以保证焊缝－40度冲击功要求。焊后按JB/T4730.3要求对纵缝进行100%超声波探伤检验，合格级别为Ⅰ级。同时对焊缝进行外观检测，不合格的进行处理。纵缝焊接合格后，将引弧板和熄弧板切除，并将坡口打磨干净。切除引、熄弧板，可以采用切割片切除或割枪火焰切除，严禁采用大锤敲打引熄弧板的方法去除引熄弧板。

2.5拼装（法兰拼装、大节拼装）

法兰节的拼装在法兰拼装平台上进行。拼装之前必须先测量法兰节瓦片和法兰对接处的管口周长，估算错边量。拼装时将法兰有坡口的管口（上法兰颈部朝上）朝上。在法兰上放出梯子安装中心线、门中心线、导电轨中心线、筒节纵缝位置、0°、90°、180°、270°象限线等方位线，并作出明显的标记。拼装时法兰与筒节之间不留间隙，管壁外边对齐，局部错边量小于1.5mm。拼装合格后在外壁焊缝处封焊。单元节拼装在环缝组对机上进行。每节管节拼装前，都必须检测管口周长值以预估错边量。周长值相差较大的不许强行拼装。拼装时各管节之间的纵缝必须相错180°，管节之间的间隙为零，管节外壁对齐，局部错牙不超过2mm。管节拼装合格后，在外缝封焊，封焊必须牢固。单元节拼装完毕，必须按要求进行如下检查：环缝对口错边量、环缝对口间隙、环缝棱角度和纵向表面局部凹凸度、塔筒直线度和高度、筒体两端面平行度和同轴度、法兰孔的位置度等。环缝对口错边量δ≤0.1tmm，且最大不超过2.0mm，在测量对口错边量δ时，不应计入两板厚度差值，t为钢板公称厚度（mm）。环缝对口间隙b≤2mm。

2.6环缝焊接

焊接时先焊内环缝，然后外缝清根，焊接外环缝。清根必须彻底，露出焊缝坡口金属后方可施焊。焊接要求详见焊接工艺卡。焊接时要求控制层间温度在100～250℃，焊接线能量不大于39kJ/cm，以保证焊缝－40℃冲击功要求。焊接工作不允许在筒体非焊接部位进行接地和引弧，不允许在筒体的任意部位焊接把手或接地线等，接地线必须采用专用工装。焊接使用的焊材必须按规定进行烘干。当多层焊接时，必须彻底清除前一层焊道的熔渣等缺陷。焊缝同一部位的返修次数不能超过两次。焊缝起始和结束端300mm内不允许出现径向焊缝。即塔筒焊缝T字头附近300mm内，不允许出现焊缝接头。法兰节的焊接，必须控制法兰的内倾度。焊接过程中，采用长度适中的铝型材，贴紧法兰面，根据实际变形情况，调整焊接顺序及刨缝清根深度，检查合格后方可进入下道工序。

2.7附件拼装及焊接

按附件安装工艺进行附件的拼装和焊接。焊接采用气保焊或手工焊，气保焊采用E501T-1L准1.2mm焊丝，手工焊采用J507RH焊条。采用手工焊时，焊材必须按规定进行烘烤，施工时，电焊工必须配备保温筒。

3.黑塔终检

需要在热处理工序完成后开展塔筒焊接检验，对塔筒底或基础段的环缝进行检测，热处理冷却后进行1000%的超声波、磁粉检测。进行砂箱泄露测试工作，在一个法兰上安装压缩空气进口，装满砂后，将填入口进行焊接关闭处理，将压缩空气提高到0.1MPa，再采用肥皂水进行测试，然后，将空气释放掉。震荡衰减器油杯测试，需要在焊接表面涂上荧光渗透液，应用UV射线进行探测，真空测试采用0.1bar压缩空气。对门框焊接、分段法兰尺寸、塔段进行检查。

4.涂装

为了保证涂装质量，需要与油漆厂家签订技术协议，由生产厂家检验人员指导表面处理与检查，需要对塔体分段进行检验。涂装前对塔筒进行喷砂除锈，并对处理结果进行分段检验，查看是否存在损伤、锐边、油脂、铁锈等质量缺陷，粗糙度达到涂装要求。喷砂作业前，对母材进行可溶盐测试，还需要检测施工环境的温度、湿度，每道喷砂工序不可以超过2小时，喷砂完成后对第一道油漆涂装前，需要先进行母材检验。涂装完成对漆膜厚度进行检验，海上应用塔筒需要每5平米进行一次测试，陆上应用的塔筒每2平方米依次测试。

5.内件安装

内件安装有塔筒与底座两部分，需要做好偏差控制，外购件到货后需要检查是否与清单内容一致，不可以存在缺少部件或损坏现象、对内部元件进行安装时，需要保安装环境达到规范要求，安装完成后，进行最终检验。

参考文献：

[1]华绪银.反向平衡法兰风电塔筒制作工法[J].中国新技术新产品,2020(09):60-62.

[2]王冠,李晨,张雪,许红,王鑫,迟绍宁.风电塔筒地脚螺栓断裂失效分析[J].现代制造技术与装备,2019(11):88-90