风电塔筒制造技术及质量控制探讨

风电塔筒制造技术及质量控制探讨

李文斌  

中车兰州机车有限公司 甘肃 兰州 730070

摘要：风电塔筒制造技术在逐渐发展，关于质量控制方面是非常重要的。本文根据已有的理论知识以及作者多年的工作经验，对风电塔筒制造的技术和质量控制进行了进一步的研究探讨，希望可以对风电塔筒制造技术的完善提供理论依据。

关键词：风电塔筒制造；技术质量控制；要求探讨

1. 风电塔筒制造流程

风电塔筒制造过程的主要流程有钢板下料→卷板→纵缝焊接→校圆→法兰拼装及焊接→大节拼装及焊接→环缝焊接→附件拼装及焊接→塔筒防腐→内饰件安装→包装→装车运输。这一系列的流程是风电塔筒制造过程中的主要流程，以上几个主要步骤中都有涉及到焊接点，每一个焊接点都要进行反复的探伤检测，焊接点也是容易发生质量问题的主要部位，因此需要严格要求。

2. 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，制造材料的检验。法兰是应用于风电塔筒连接的重要部分，对其外观的尺寸进行检验是首要内容。钢板的外形检验尺寸要严格按照标准，并且按照到货数量的十分之一进行 100%UT 复检，质量要达到主机厂家的规定要求。环锻法兰在对外形和尺寸进行合格检验后，质量也要进行百分之十的抽样检查，也要满足相关的要求。第二步，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。第三步，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。第四步，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。第五步，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。第六步，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。第七步，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。

3. 焊缝检测及材料复验

3.1焊缝探伤检测

塔筒法兰与风电塔筒的筒体环缝、筒体纵缝、门框焊缝等都要符合 100% 超声波检验标准。塔筒法兰与筒体环缝、门框以及筒体的连续焊焊接等都要符合 100% 磁粉检验 JB/T4730.4 的Ⅰ级标准，筒体之间的环缝，筒体纵向焊缝、其他连接附件也要符合 10% 磁粉检验 JB/T 4730.4 的Ⅰ级标准。焊接的接头要经过反复检验，不能够存在缺陷部位，如果存在缺陷则要进行清除，重新焊接，并对这一部位进行重新检测。

3.2焊缝外观检查

法兰与筒体焊接、部件对接等全部采用全熔透焊缝，这一焊缝的外观和尺寸都要完全符合相关规定，要熟悉工艺品规定的具体要求，先对焊缝进行打磨，保证接头焊缝尽量没有空隙。焊缝的表面也要绝对保证不出现气孔、裂缝、烧穿等现象，焊缝和热影响区表面也同样不能出现类似现象。在外形尺寸的检查之前，熔渣毛刺等飞溅物要及时清除。焊接外形尺寸要保持在规定范围内，如果超出规定，那么就要进行适当的修磨，按照规定进行返修。

3.3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。如果其中出现超声波检验不过关的情况，那么就要对每一张板材都进行重新检查。钢板按炉号进行复验，复验的标准是根据化学成分、批号等进行，并且抽样率 100%。每块钢板上必须进行炉批号、件号、材质和质量等级等标注。锻造法兰磁粉探伤检测，达到 JB/T 4730.4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/T 4730.3 的Ⅰ级要求。锻件法兰按炉批号进行化学成分、力学性能复验，合格后方可使用。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。

4. 风电塔筒包装及运输

风电塔筒在一系列的制造与检验完成后，需要投放到市场，投放之前要进行验收，验收合格后，要进行合格标识的涂刷，然后选取规定的包装布进行包装，包装结束后，将塔筒进行吊离，防止在工装上安装附件。法兰需要用米字撑进行固定，目的是为了防止塔筒在运输过程中变形，米字撑也要进行固定，防止运输过程螺栓松动。运输过程中必须附带运输清单，发货清单以及收件清单都要完整，负责人进行签字验收。

结语

综上所述，风电塔筒制造技术是非常复杂的过程，要想保证应用中能够准确无误，那么质量的控制是十分必要的。

参考文献

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

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