摘要：科学技术的快速发展，为我国经济建设提供了更多的发展平台和先进的科研技术。在风电塔架焊接过程中，焊缝质量欠佳,生产效率较低的问题,经过多次试验,从焊接原材料、焊接方法、检验检测等方面进行改进，确保获得高质量的焊缝。
关键词：风电塔筒；埋弧焊接；检验检测；法兰焊接；
风电塔筒是支撑发电机组的关键设备，主要起支撑并吸收机组震动的作用。塔筒通常采用锥筒（圆筒）式结构，由若干段锥筒用法兰连接而成，塔架由下向上，直径逐渐减小，整体呈正锥台状。高度一般有40～125m,分为2～6段，每段由多节高度1～3.4m圆锥（圆柱）单节筒体通过环缝对接连接而成，每节单节筒体由钢板卷制通过对接纵缝连接而成，其主要制造工艺是焊接,特别是对法兰与筒体连接的环焊缝质量有很高的要求,要求焊缝成型美观,不得存在明显的气孔、夹渣、咬边以及未熔合等缺陷。针对这种情况,我们对焊接工艺进行了改进。
1焊前准备
加强下料和回圆精度的控制，尽量减少强制装配，焊前先磨平强制装配产生的码脚。（1）焊材选用根据技术规范，所有焊材为-40℃试验温度要求，包括埋弧焊丝H10Mn2、焊剂SJ101-H10Mn2，以及辅助用的CO2实芯焊丝ER50-6。所有焊材使用前，必须以批次为单位进行严格复验，并提交试验报告。（2）坡口清理用砂轮打磨坡口及附近的表面锈迹、氧化皮等直至表面露出金属光泽，坡口区域打磨不能过度磨伤母材，坡口两侧以距离坡口边缘的距离计算，埋弧焊、气体保护焊各20mm。（3）定位焊一律采用实芯焊丝；纵缝两头装上引弧板、息弧板（尺寸为100mm×120mm，与母材等厚等材料），焊接运丝均匀，收尾处适当停顿，注意与定位焊的衔接；每段定位焊的长度应≥50mm，定位焊间距应在300mm以内，定位在筒体外侧。
2筒体焊接要点
筒体的纵横对接缝，外侧先用实芯焊丝半自动焊封底，然后内侧采用埋弧焊，最后外侧碳弧气刨后使用埋弧焊焊接。（1）外侧封底焊视焊缝间隙的情况进行轻微的摆动，原则上拉直线的焊道为佳，较好的焊缝应该是宽度适中，高度均匀，无气孔、焊瘤、断丝、接头未接上现象，焊缝呈减弱过渡到两侧；当间隙偏大时，应加大焊缝余高，预防焊穿。（2）内侧埋弧焊焊接时焊丝轴心应该正对坡口的中心，内部焊接首道时应该在保证不烧穿的前提下尽可能用较大的参数，这里可以通过观察外部打底层的发红程度来判断，原则发亮红之前的焊接参数最佳，超过则可能焊穿；盖面时尽可能使用小参数相对低的速度焊接，以保证焊缝的成形美观，同时也必须随时关注焊缝的余高，可适当的加大电压以获得平滑的焊缝，以免不必要的打磨。（3）外部埋弧焊焊接前，先碳弧气刨清除打底焊，原则上焊缝的宽度应大于焊缝的深度，再者观察是否是法兰与筒体连接的焊缝，如果是前者就必须用碳刨将坡口刨开一定的宽度，若是后者则必须用碳弧气刨加深加宽焊缝，这些都并非清根处理，碳弧气刨后必须进行打磨。焊接时在不超过热输入的情况下可以采用较大的电流以保证焊透，外侧焊缝一般为单道打底焊，盖面时尽可能使用合理的焊接参数以保证焊缝的成形美观。
3焊接方法优选与材料选择
根据风电塔架焊接量大、对接焊缝较多、单节连接纵缝为长直焊缝等特点，采用埋弧自动焊焊接方法能够保证塔架焊缝成分稳定、力学性能好、焊缝质量高等高标准质量要求尤其能够体现出埋弧焊焊接电流大，熔深大，焊接速度快，焊接效率高的优势。另外，焊接弧光在焊剂下，辐射小，劳动条件好而强度低；同时，焊缝表面光洁，无需修磨焊缝表面，省略了辅助工序。埋弧自动焊焊接材料是保证焊接质量和决定焊缝性能的重要因素。焊缝的最终化学成分是母材、焊丝和焊剂共同作用的结果，因此，埋弧焊焊丝和焊剂必须与母材相匹配。结构的提前失效，大多数是因接头韧性不足引起的，对低温环境运行的设备，保证焊缝金属具有不低于母材的韧性比保证强度性能更为重要。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆综合考虑，选用H10Mn2高锰焊丝，配合SJ101焊剂，用于风电塔架焊接，保证焊缝金属具有较高的冲击韧度，厚板多层多道埋弧焊，高碱度烧结焊剂的脱渣性优良。材料选择低温风电塔架筒体钢板为Q345E，锻造法兰为Q345E-Z35。材料碳当量为0.43%，大于0.4%，有一定的淬硬倾向，尤其随着板厚增加，焊接接头裂纹倾向明显增加，生产中必须采用合适的焊接工艺，方可保证焊接质量。根据风电塔架焊接量大、对接焊缝较多、单节连接纵缝为长直焊缝等特点，采用埋弧自动焊焊接方法。
4检验检测技术
塔架筒体、门框、拼接法兰、基础环板材入厂时每张必须进行几何尺寸及表面检查,符合GB/T 709《热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》要求，各项性能指标符合GB/T 1591《低合金高强度结构钢》要求；钢材材质按炉号进行化学成分及力学性能检验,并有第三方出具检测报告；化学成分取样根据GB/T 222《钢的成品化学成分允许偏差》取样及判定；拉伸、冲击、弯曲试验检测分别按照NB/T 47016《承压设备产品焊接试件的力学性能检验》执行；门框用钢板逐张进行100%无损探伤检验；法兰、门框检验,塔筒连接法兰做超声波检查,必要时做表面磁粉检测；按热处理炉批号由第三方进行化学成分和力学性能试验,试验用试板应由供货厂家随炉制作；焊接材料检验,焊接材料包括焊条、焊丝、焊剂、气体、电极等,应具有符合要求的质量证书,必要时进行性能复验；防腐材料检验,油漆等防腐材料到货后应检查合格证及检测报告,符合要求方可使用。
5风电塔筒焊接控制的工艺措施
5.1合理运用埋弧技术
在进行法兰和筒节的焊接作业时，利用埋弧自动焊，开展焊接作业。在正式焊接作业前，需要做好预热处理，通常控制在100-150℃范围内。当多层焊接时，必须彻底清除前一层焊道的焊渣、裂纹，包括断续定位的焊缝，较大气孔或者夹渣等等，决不能焊接覆盖，而要先修复再进行下一层焊接。熔渣、毛刺等应清理干净。
5.2合理采取工艺方法
1）反变形法。基于塔筒生产要求，按照图纸设计标准，锻造法兰加工时加工内倾。根据法兰脖颈厚度，来确定内倾量。虽然焊接后锻造法兰向外略有回弹，但最终的内倾值能够达到技术要求。在焊接的过程中，每层焊接均需要一次性完成，避免发生中断情况。
2）采取刚性固定法。当锻造法兰和对应的筒节组对完成后，要将相互匹配的锻造法兰给把合在一起，进行此项操作。此方法虽然较为简单，但能够有效控制变形。
5.3改进焊接工艺
当锻造法兰厚薄程度不同时，要对技术参数进行视觉控制，确保焊接的质量。解决由于板厚的不同，造成锻造法兰外翻或内倾过大，需要采取一个合理的焊接顺序，采用两面分层交替的焊接方法。法兰和筒体内坡口，实现零间隙组对，外部点焊牢固，不进行封焊处理，内部SAW焊接，外部气刨清根、SAW焊接，两法兰每相隔一孔，通过螺栓把合，进行成对焊接，完成后，待到冷却，将螺栓打开。
结语
将焊接质量当作基本点，为减少返工带来的焊接变形，明确工艺要点，严格控制装配间隙，控制焊接参数和正反交叉焊接顺序，实时测量法兰焊接过程中的变形，掌握变形规律，确保了焊缝质量一次合格率达到98%以上。
参考文献:
[1]《埋弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸》（GB/T986-1988）.
[2]《承压设备焊接工艺评定》（NB/T47014-2011）.
[3]《钢结构焊缝外形尺寸》（JBT7949-1997）.
论文作者:王银国,王引,缪飞燕
论文发表刊物:《电力设备》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/6
标签：法兰论文; 焊丝论文; 焊剂论文; 质量论文; 风电论文; 内倾论文; 材料论文; 《电力设备》2018年第22期论文;