張小峰 雷航 強(qiáng)鵬科

[摘 ? ?要]隨著各種自然資源緊缺現(xiàn)象的不斷加劇，新能源開發(fā)與利用受到國家相關(guān)部門的重視與大力支持，經(jīng)過長時(shí)間的努力，我國在新能源開發(fā)與利用方面有了一定突破和成效，太陽能、風(fēng)能以及地?zé)崮艿瓤稍偕履茉搓懤m(xù)得到實(shí)際應(yīng)用。其中風(fēng)力發(fā)電是風(fēng)能的重要應(yīng)用途徑，風(fēng)電塔筒是風(fēng)力發(fā)電的關(guān)鍵設(shè)備之一，主要作用是支撐發(fā)電機(jī)組并消減發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過程中的震動(dòng)，風(fēng)電塔筒自身質(zhì)量直接影響著發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行效率，主要分析風(fēng)電塔筒制造技術(shù)及質(zhì)量控制。

[關(guān)鍵詞]風(fēng)電塔筒;制造技術(shù);質(zhì)量控制

[中圖分類號(hào)]TM76 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）08–00–03

[Abstract]With the continuous intensification of the shortage of various natural resources， The development and utilization of new energy is valued and strongly supported by relevant departments of the national level， After a long period of effort， China has made certain breakthroughs and achievements in the development and utilization of new energy， Renewable new energy such as solar energy， wind energy and geothermal energy have been successively applied， Wind power generation is an important application way of wind energy， Wind tower tube is one of the key equipment for wind power， The main function is to support the generator set and reduce the vibration during its operation， The quality of the wind turbine tower tube itself directly affects the operating state and operating efficiency of the generator unit， This paper mainly analyzes and discusses the manufacturing technology and quality control of the wind power tower cylinder.

[Keywords]wind power tower tube; manufacturing technology; quality control

隨著環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排以及生態(tài)建設(shè)等工作的不斷深化，我國對可再生清潔型新能源開發(fā)與利用取得極大進(jìn)展，這在一定程度上促進(jìn)了風(fēng)電行業(yè)的建設(shè)與發(fā)展。在風(fēng)電企業(yè)建設(shè)中，風(fēng)電塔筒制造是至關(guān)重要的，制造質(zhì)量涉及到整個(gè)發(fā)電機(jī)組的安全有序運(yùn)行，對于風(fēng)電企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益也有重大影響。分析塔筒制造流程和技術(shù)實(shí)施，積極探尋風(fēng)電塔塔筒法蘭焊接工序優(yōu)化措施，有利于促進(jìn)風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)的推進(jìn)，對提高風(fēng)電項(xiàng)目運(yùn)行效應(yīng)意義重大。

1 塔筒制造流程

風(fēng)電塔筒是整個(gè)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的骨架結(jié)構(gòu)，對發(fā)電機(jī)組起到支撐作用。因此，在進(jìn)行風(fēng)電塔筒的制造過程中，要嚴(yán)格控制制造質(zhì)量，確保其在使用過程中不發(fā)生問題。為了使風(fēng)電塔筒的質(zhì)量達(dá)到要求，需要在制造塔筒的過程中進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制工作。從設(shè)計(jì)圖紙出發(fā)，制造單位技術(shù)部門需對設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行分解、消化，并轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)加工圖紙，同時(shí)與設(shè)計(jì)廠家技術(shù)部門進(jìn)行溝通確認(rèn)，對設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)進(jìn)行充分分析，及時(shí)修正設(shè)計(jì)之中的不合理之處。同時(shí)，還需對重點(diǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行細(xì)化設(shè)計(jì)，明確所需的制造工藝和制造流程，提高圖紙的可操作性和指導(dǎo)性。另外，在正式開始設(shè)備制造之前，還要組織設(shè)計(jì)人員與生產(chǎn)人員進(jìn)行溝通交流，由設(shè)計(jì)人員向生產(chǎn)人員進(jìn)行解釋，使生產(chǎn)人員明確生產(chǎn)需求，避免因生產(chǎn)人員的理解偏差造成產(chǎn)品質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。除了上述工作之外，原料采購工作對于風(fēng)電塔筒的制造也是非常重要的，需要采購人員做好市場調(diào)研工作，在進(jìn)行鋼材、法蘭等原材料的采購過程中嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。在進(jìn)行塔筒的制作過程中，需要生產(chǎn)部門嚴(yán)格執(zhí)行生產(chǎn)工藝流程要求，質(zhì)量部門對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格檢查，只有產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到要求后，才可將其交付給用戶。

2 風(fēng)電塔筒制造具體方案

2.1 材料與檢驗(yàn)

鋼材、法蘭等材料作為風(fēng)電塔筒的主體材料，其質(zhì)量的好壞關(guān)乎后續(xù)生產(chǎn)出的產(chǎn)品是否滿足質(zhì)量要求。因此，在材料購置進(jìn)廠之后，需要對其進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗(yàn)，從標(biāo)識(shí)確認(rèn)所采購的材料材質(zhì)、規(guī)格尺寸是否滿足設(shè)計(jì)要求，從外觀質(zhì)量、無損檢測及理化檢測等方面，確保材料各項(xiàng)性能滿足國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 鋼板下料

通常，常采用數(shù)控切割機(jī)進(jìn)行鋼板材料加工。以設(shè)計(jì)圖紙為依據(jù)，通過數(shù)控編程的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，反復(fù)驗(yàn)證程序是否與圖紙?jiān)O(shè)計(jì)需求相符，而后開展鋼板切割工作。對切割完成的鋼板，需要采用無應(yīng)力鋼字頭移植項(xiàng)目名稱、產(chǎn)品編號(hào)、鋼板編號(hào)、材料、爐批號(hào)等信息。標(biāo)識(shí)要求防腐后仍能清晰可見，并盡量避免損傷母材。要求筒節(jié)數(shù)控下料，邊長誤差≤2 mm，對角線誤差≤3 mm。下料切割后，必須處理切口及切口周圍表面損壞和硬化區(qū)域，直至沒有凹坑、裂紋，需去除切口邊緣飛邊毛刺。坡口加工表面無分層、裂紋、夾渣等缺陷。

2.3 卷板及校圓

筒節(jié)卷制方向應(yīng)與鋼板軋制方向一致，卷制前應(yīng)清理鋼板表面氧化皮及其他雜質(zhì)。根據(jù)塔筒圖紙要求分別制作不同的內(nèi)、外弧度樣板，用樣板檢查以保證筒節(jié)弧度均勻性。檢查筒體任意橫切斷面橢圓度;要求筒體任意橫切斷面公差應(yīng)為Dmax/Dmin≤1.005。任意局部表面凹凸度滿足技術(shù)要求（圖1）。

筒節(jié)縱焊縫充分冷卻后，對筒節(jié)進(jìn)行校圓。校圓過程中重點(diǎn)測量筒節(jié)的弧度，大、小口的各方向直徑差等，測量尺寸時(shí)要完全松開壓輥，讓筒節(jié)處于松弛自然放置狀態(tài)。確認(rèn)筒節(jié)的圓度，直徑差，最大、最小直徑差等數(shù)據(jù)合格后，才能吊離卷板機(jī)，進(jìn)入下道工序。

2.4 組對

筒節(jié)與筒節(jié)組對采用外壁對齊或者中對齊，相鄰不同厚度對接時(shí)當(dāng)板厚Δt≥4 mm時(shí)應(yīng)對較厚板做削薄處理，采取Δt/h≤1/4的圓滑過度。若設(shè)計(jì)要求中心對齊時(shí)，可按中心對齊確定錯(cuò)邊量。筒節(jié)與筒節(jié)環(huán)縫對口間隙一般為0～2 mm，相鄰?fù)补?jié)縱縫錯(cuò)開180°，筒節(jié)與筒節(jié)錯(cuò)邊量偏差。

如制造單位在組對筒節(jié)時(shí)出現(xiàn)外壁錯(cuò)邊的情況，應(yīng)對本筒節(jié)錯(cuò)邊長度及錯(cuò)邊最大值進(jìn)行測量，依據(jù)技術(shù)規(guī)范查看是否在允許范圍之內(nèi)，如超出標(biāo)準(zhǔn)要求，則應(yīng)向制造單位進(jìn)行反饋，并要求制造單位制定返修方案，返修方案經(jīng)設(shè)計(jì)方和監(jiān)理方共同認(rèn)可后方可實(shí)施，返修完成檢驗(yàn)合格后才可以進(jìn)入下一道工序。

2.5 焊接

焊條、焊劑在使用前須按相關(guān)規(guī)定進(jìn)行烘干、保溫、領(lǐng)用。焊前先用砂輪打磨去除坡口內(nèi)及兩側(cè)25 mm范圍內(nèi)的所有雜物、銹斑和油污等，直至露出金屬光澤后才可進(jìn)行施焊。

焊接環(huán)境溫度應(yīng)大于5 ℃（低于5 ℃時(shí)，應(yīng)在施焊處100 mm范圍內(nèi)加熱到15 ℃以上），相對濕度應(yīng)<90%。雨、雪環(huán)境下，焊接工作區(qū)必須采取適當(dāng)?shù)拇胧┓里L(fēng)雨。

焊縫區(qū)域要根據(jù)材料類型和部件厚度充分預(yù)熱。如果引入熱量少或者熱量散失快，工件必須預(yù)熱，如果局部溫度過高也會(huì)影響機(jī)械性能，施焊時(shí)應(yīng)避免。

焊接門框預(yù)熱：門框和焊接筒體兩個(gè)部件都必須充分預(yù)熱。要求兩個(gè)部件必須在距離焊縫100 mm處加熱到100～125 ℃。整個(gè)焊接過程中不低于預(yù)熱溫度。

法蘭與筒節(jié)焊合時(shí)，應(yīng)將筒節(jié)縱焊縫置于法蘭的相鄰兩螺栓孔之間。

門框與筒體焊接應(yīng)在法蘭焊合后進(jìn)行，門框與筒體的焊接采用氣體保護(hù)焊，焊縫全熔透。

門框中線與相鄰?fù)补?jié)縱、環(huán)縫應(yīng)相互錯(cuò)開，縱向焊縫與門框中線相錯(cuò)90?。

附件焊接采用手工電弧焊，焊接位置不得位于焊縫上。

焊接接頭必須以盡可能最佳的順序焊接。焊接（順序）計(jì)劃中確定的工藝必須保證進(jìn)行焊接的部件具有較低的內(nèi)部應(yīng)力，并且可以不受限制地收縮（例如門框-筒體-塔筒基礎(chǔ)法蘭的過渡區(qū)域）。

2.6 防腐

噴砂處理前，塔筒內(nèi)外表面不能留有任何外來的殘留物，如焊縫熔流金屬、焊渣、毛刺，潤滑油，潤滑脂，鹽類等。噴砂除銹等級(jí)應(yīng)達(dá)到GB/T 8923《涂裝前鋼材表面銹蝕等級(jí)和除銹等級(jí)》的Sa2.5級(jí)，涂裝前鋼材表面粗糙度應(yīng)為Ra40～80 μm，按照GB/T 13288《涂裝前鋼材表面粗糙度等級(jí)的評定（比較樣塊法）》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

表面處理與涂裝第一道底漆的間隔時(shí)間越短越好，一般不宜超過4 h。高濕度、高鹽霧環(huán)境下其間隔時(shí)間不宜超過2 h。如果表面處理后與涂裝作業(yè)間隔時(shí)間超過了規(guī)定的涂裝間隔施工時(shí)間，那么涂裝前必須檢測并重新處理待涂裝基材的表面狀況。涂漆只能使用圓刷或者采用無氣噴涂法，不允許使用滾刷，涂層外觀應(yīng)無流掛、漏刷、針孔、氣泡，薄厚應(yīng)均勻，顏色一致，平整光亮，且每層漆膜厚度必須進(jìn)行檢驗(yàn)并形成記錄，具體要求參見防腐技術(shù)規(guī)范。

2.7 附件安裝

附件及電氣設(shè)備是否按照合同要求進(jìn)行采購。檢查附件定位及安裝尺寸是否與圖紙要求一致。通電測試照明設(shè)備是否完好。

3 優(yōu)化風(fēng)電塔塔筒法蘭焊接工序的方法

3.1 選擇合適的焊接方法及焊接參數(shù)

先采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊進(jìn)行打底焊接，再使用埋弧自動(dòng)焊進(jìn)行填充焊接，焊接前須編制符合標(biāo)準(zhǔn)的焊接工藝評定，并依據(jù)焊接工藝評定編制符合項(xiàng)目焊接要求的焊接工藝評定，焊接過程中嚴(yán)格執(zhí)行工藝要求，控制焊接參數(shù)。冬季焊接時(shí)，焊接作業(yè)開始之前，需要預(yù)先進(jìn)行加熱處理，確保焊縫焊接質(zhì)量。通常加熱的溫度可以控制在80～120 ℃。

3.2 選擇合理的焊接順序

根據(jù)坡口形式，先進(jìn)行外側(cè)打底焊接，再進(jìn)行內(nèi)側(cè)填充焊接，為控制法蘭變形，根據(jù)母材厚度預(yù)留1～3道焊接層數(shù)，然后在外側(cè)對打底焊縫清根后進(jìn)行填充焊接。使用激光測平儀對法蘭的平面度、內(nèi)傾度進(jìn)行檢測，依據(jù)檢測數(shù)據(jù)調(diào)整焊接參數(shù)，對內(nèi)側(cè)預(yù)留的焊接層數(shù)進(jìn)行焊接填充。

4 焊接檢測

（1）應(yīng)對操作人員的探傷資格證書進(jìn)行檢查，無相應(yīng)的無損檢資格證書，則不允許進(jìn)行探傷工作。

（2）應(yīng)查看制造單位是否按照技術(shù)規(guī)范要求對塔筒各個(gè)部位采用對應(yīng)的檢測方式進(jìn)行規(guī)定比例的檢測。如檢測比例或檢測方式不符合技術(shù)規(guī)范要求，應(yīng)及時(shí)通知制造單位嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范要求執(zhí)行。

（3）探傷現(xiàn)場檢查時(shí)查看制造單位是否按NB/T 47013.3要求進(jìn)行操作及檢驗(yàn)，UT檢測時(shí)為了保證能夠掃查到工件整個(gè)被檢區(qū)域，探頭的每次掃查覆蓋率應(yīng)大于探頭直徑的15%，探頭的掃查速度不應(yīng)超過150 mm/s。如在探傷時(shí)發(fā)現(xiàn)掃查速度過快等現(xiàn)象，應(yīng)立即停止制造單位的探傷工作，并向制造單位反映現(xiàn)場情況，嚴(yán)肅處理，杜絕此類事情的發(fā)生，并按照規(guī)范要求對之前焊縫進(jìn)行重新探傷。

5 塔筒運(yùn)輸質(zhì)量管理

塔筒運(yùn)輸時(shí)，支墊方式采用弧形支座放置拉運(yùn)，弧形支座與筒壁接觸面積應(yīng)足夠大，防止筒壁在運(yùn)輸中變形。禁止采用法蘭支座的結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定運(yùn)輸，以免運(yùn)輸過程中將法蘭螺栓孔竄大。為保護(hù)涂層不受損傷，在支座上墊一層防磨損軟質(zhì)材料，然后再覆上2～3層白色棉氈。

6 結(jié)語

通過論述，會(huì)對風(fēng)電項(xiàng)目塔筒制造有一個(gè)比較全面的了解，并且能夠意識(shí)到塔筒法蘭焊接施工對于風(fēng)電塔筒質(zhì)量的影響最為關(guān)鍵，因此，相關(guān)人員在掌握塔筒制造流程和具體方案的同時(shí)，還需要加強(qiáng)風(fēng)電塔塔筒法蘭焊接工序優(yōu)化措施的分析探討，借此促進(jìn)風(fēng)電塔筒制造水平和制造質(zhì)量的提升。

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