风电塔筒法兰焊接变形控制的工艺分析

风电塔筒法兰焊接变形控制的工艺分析

王思彤1黎锦良2赵亚佼3

中国水利水电第四工程局有限公司  青海西宁  810000

【摘要】：风电高塔中，由于塔筒尺寸过于庞大，所以在生产过程中，必须将塔架分段成若干个部分，再用法兰将塔筒的各个部分拼接起来，完成机组的装配。如果在使用法兰焊接时，由于操作上的疏忽或方法的不当，将造成法兰的变形，进而对塔架的焊接质量产生不利的影响。为此，本文通过对风电塔筒法兰焊接变形的问题，提出了有效的控制措施，保证了风机塔筒法兰的安全、稳定运行。

【关键词】：风电塔；法兰焊接工艺；变形控制

加强风电等基础设施建设，降低大气污染对环境的影响，优化我国能源结构，是提升我国生态环境质量、提升清洁能源利用率的重要途径。在风电机组的实际运营中，对塔架的焊接质量有很高的要求，从客观上讲，掌握好该工艺的重要性。

1风电塔筒法兰焊接的相关操作方式

为保证塔筒的装配质量，必须对其进行焊接作业。风风电塔筒焊接以法兰工艺为主，在实际运行中，法兰的变形是不可避免的，因此，必须对相关的工业标准有深刻的认识，以提高其应用范围。在塔筒法兰的焊接作业中，工艺人员应按照从零到整，加强各构件间的粘结强度这一基本原则。由零到整的顺序主要是指先将塔筒简单的法兰结构及对应塔架上的焊接流程完成，然后再进行复杂的内部结构焊接。这样的焊接顺序不仅增强了焊缝质量，也减少了相关资源的消耗量，增强了法兰焊接技术的适用性。

常用的法兰焊接工序主要包括：（1）确定具体的焊接位置，对塔筒内部的部分先进行焊接，进而对塔筒外部结构进行清根处理，留下一定的坡口。一般情况下，这种坡口是直角坡口，可以通过专业的砂轮工具制作完成；（2）当完成塔筒内部结构的焊接后，需要对塔筒外部结构进行合理地焊接。相对而言，塔筒法兰焊接工艺外部的焊接对于塔架的安全性能要求较多，主要是因为整个结构的体积较大，塔架的抗压能力必须保持在合理的范围内，可以承担超重的结构负荷。同时，焊接缝的质量应该符合设计方案的具体要求，主要是指它的强度和韧性方面；（3）当所有的焊接工序完成后，需要对有关基础焊接工序相关的消氢工序温度进行有效地控制，最大的温度不应超过350摄氏度，平均温度控制在280摄氏度左右。同时，为了确保相关技术实际使用的作用效果，消氢的时间也需要保持在合理的范围内：大约为120分钟左右。这些方面的不同内容，客观地说明了法兰焊接工艺对于风电塔筒制造的重要性。

2风电塔筒焊接过程中存在的问题

2.1施工中的工程量较大

风电塔在实际的使用中对于所有结构的安全有效性有着较高的要求，主要是为了保证结构的稳定性和可靠性。采用常规的法兰焊接工艺，往往遵循的原则是先外后内。这种焊接方式虽然也能达到一定的作用效果，但是会加大焊接施工难度，加大工作量的同时也埋下了一定的安全隐患。采用常规的法兰焊接方式，由于内部进行清根时外部结构已经完成了所有的间接，砂轮工具打磨坡口的工作流程将会变得复杂，不但增加了工程施工的工作量，也逐渐地加大了施工成本。

2.2塔筒质量的安全隐患大

塔筒结构体积的庞大，客观地决定了使用法兰焊接技术的必要性。但是，采用常规的焊机方式往往会带来一系列的问题，比如加大了打磨的工作难度、清根操作不规范致使坡口质量不达标等。同时，当焊接过程中坡口发生变形的现象时，法兰焊接的施工质量将会逐渐地降低，焊接处可能会出现气泡的现象。除此之外，常规的塔筒法兰焊接工艺运用中参数设置不合理也可能对相关角度的成型造成重大的影响，缩短风电塔的使用寿命。当这些现象发生时，很容易给塔筒质量安全埋下一定的隐患，影响结构功能相关作用的发挥。

2.3焊接顺序不合理的影响

法兰焊接方式对风电塔筒的结构合理性起着重要的保障作用，在焊接顺序选择方面有着具体的要求。技术人员运用法兰焊接工艺完成相关的操作时，焊接顺序不合理可能会产生塔筒结构法兰变形的问题，降低整个结构安全稳定性的同时也影响着风电塔的使用寿命。同时，焊接顺序不合理也会导致法兰外翻现象的出现，影响着施工进度和施工效率。风电塔筒焊接中只有选择合理的焊接顺序，才能降低法兰变形现象发生的概率。

3风电塔筒法兰焊接变形控制的工艺措施

3.1明确焊接部位的尺寸规格

为了增强风电塔筒的结构稳定性，需要对焊接部位的尺寸规格进行有效地控制，减少相关措施带来的不利影响。塔筒结构法兰焊接中可以选用埋弧设备，在增强焊接强度的同时也能提高焊接质量。当焊接工艺使用中对于热处理有着一定的要求时，可以采用高度智能化的计算机控制系统作用下的专业设备。这些先进的热处理设备需要配置可靠的自动调温装置，确保塔筒在法兰焊接工艺操作下的作用效果。当技术人员需要对风电塔筒结构进行热处理时，明确焊接部位尺寸规格后，可以先进行预热处理，并将对应的温度控制在合理的范围内。完成这些操作，可以使法兰焊接质量达到相关设计方案的具体要求。

3.2运用拼装焊接的方法严格控制焊接质量

在风电塔建造的过程中，首先需要对塔筒的结构进行充分地考虑，明确各结构的技术参数，确保最终设计得到的塔筒能够符合实际生产的具体要求。由于风电塔在实际应用中塔筒与相关的结构之间很容易出现裂缝，威胁着风电塔的安全稳定性。因此，技术人员需要确定出最佳的焊接角度，避免焊接部位缝隙的出现，确保法兰焊接质量能够对塔筒结构起到必要的保障作用。同时，为了有效地控制焊缝质量，延长风电塔筒的使用寿命，可以充分地发挥拼装焊接工艺的优势，对法兰焊缝进行全面地检查，及时度消除相关污染物带来的不利影响。运用拼装焊接方法的过程中，技术人员需要对焊接电流大小、焊接速度等进行有效地控制，从而使塔筒的法兰焊接质量能够得到有效地保证，其中的技术参数设置准确合理。

3.3采用有效的固定法控制法兰变形

塔筒制造的过程中对于法兰技术的整体质量要求高，焊接中需要避免法兰现象的出现，提高塔筒的安全性能。为了控制焊接的变形量，可以选择一定数量垫片。采取有效的方式将相邻的垫片连接起来，合理地布置到法兰圆周内。在法兰把紧装置中，也需要增加厚度约为2.0mm的垫片，减少法兰变形现象的影响。完成相关的操作将连接好的垫片布局到法兰圆周内，应该保证法兰把紧装置呈现对称的状态。为了方便后期的拆卸，也可以合理地使用定位削，及时地调整法兰变形量，使得法兰焊接质量能够实际的生产要求，增强塔架的使用效果。采取这些可靠的固定措施，可以有效地控制风电塔筒法兰焊接中的变形量，提高风电系统的运行效率。

【结语】

由于风电塔筒的质量非常大，实际使用中主要是以组装的形式出现的，客观地说明了加强这种结构组装中法兰焊接技术合理使用的重要性。风电机使用寿命的延长，对于塔架的底层直径及风电塔的厚度等方面的要求非常高。采取有效的措施对风电塔筒法兰焊接技术进行深入的分析，具有重要的现实参考意义。

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