淺談塔筒大直徑帶頸鍛造法蘭焊接變形控制

孫立一

(通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)有限公司大連分公司，遼寧 大連 116600)

一、概述

風(fēng)力發(fā)電作為清潔能源的一種，近年在國(guó)內(nèi)取得了較快的發(fā)展，其中支撐部件塔筒部分，由于其高度較高，直徑較大（高可達(dá)80M，直徑可達(dá)4M），從制作、運(yùn)輸、安裝的角度出發(fā)，一般分為幾段生產(chǎn)，每?jī)啥沃g用鍛造法蘭對(duì)接并用高強(qiáng)螺栓將兩個(gè)法蘭連接。法蘭一般設(shè)計(jì)為帶頸，內(nèi)部把合法蘭采用焊接方法與筒體相連，由于焊后要進(jìn)行精確裝配，所以對(duì)焊后法蘭的尺寸要求較高，最低要求平面度一般為2mm以內(nèi)，內(nèi)傾（法蘭外邊緣超過內(nèi)邊緣的高度）也在2mm以內(nèi)，如控制不好工差，會(huì)導(dǎo)致裝配間隙過大，在風(fēng)場(chǎng)交變應(yīng)力做用下，螺栓很快就會(huì)產(chǎn)生疲勞，斷裂。因此控制好平面及內(nèi)傾對(duì)安裝質(zhì)量起至關(guān)重要因素，

二、焊接過程中出現(xiàn)問題

1，困難點(diǎn)法蘭較大，直徑可達(dá)到4米，厚度100-200mm左右；法蘭焊后要求精度較高，平面度最低要求不超過2mm，內(nèi)傾不超過2mm。

焊接會(huì)產(chǎn)生熱輸入不均勻，導(dǎo)致最終的法蘭公差很難控制。

如果焊后公差不合格，返修手段少，且不能保證返修的成功率，容易造成廢品。

2生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題

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對(duì)于平面度及內(nèi)傾我們按要求采用easy laser激光平面度測(cè)量?jī)x進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)焊后尺寸公差不穩(wěn)定，焊后經(jīng)常出現(xiàn)法蘭平面度及內(nèi)傾不合格，產(chǎn)品不合格數(shù)據(jù)隨機(jī)性較大，無明顯規(guī)律。

特別是大量出現(xiàn)內(nèi)傾不合格現(xiàn)象。

返修工作量大，質(zhì)量進(jìn)度無法保證。

三、改進(jìn)措施

原焊接方案如下（舉例）

1法蘭與筒體均加工為內(nèi)坡口

2組對(duì)合格后點(diǎn)焊，外部用CO2焊封焊一圈

3內(nèi)部SAW焊接

4外部氣刨清根

5外部SAW焊接

注：3層焊接前氣刨清根，母材Q345改進(jìn)方案：

1法蘭與筒體內(nèi)坡口，零間隙組對(duì)

2外部點(diǎn)焊牢固，不再進(jìn)行封焊處理

3內(nèi)部SAW焊接，減小焊接電流及熱輸入

4外部氣刨清根

5外部SAW焊接

6第道焊縫不允許斷弧，在焊接前應(yīng)做好充分準(zhǔn)備。

7兩法蘭每相隔一孔通過螺栓把合后成對(duì)焊接，焊接完成，完全冷卻后再把螺栓打開。

注：3層焊接前氣刨清根，母材Q345

兩種焊接方案對(duì)比，外部焊接熱輸入量減少約242J/cm2，內(nèi)部焊接熱輸入量減少每道約140J/cm2。

首先熱輸入量的減少，降低了變形程度，其次內(nèi)外熱輸入量比例的變化使內(nèi)部收縮相對(duì)更大，保證了法蘭焊后內(nèi)傾的要求。

最后通過兩法蘭配對(duì)焊接保證了裝配平面度符合要求。

四、應(yīng)用實(shí)例

在埃塞項(xiàng)目，張北項(xiàng)目采用了改進(jìn)后的工藝，平面度及內(nèi)傾度一次合格率達(dá)到95%以上，返修量過大，效率低的問題得到了解決。

結(jié)論

通過生產(chǎn)中實(shí)際應(yīng)用的檢驗(yàn)，此改進(jìn)工藝能很好的提高焊后合格率，保證生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定，并成功運(yùn)用塔筒法蘭焊接的工作中。

[1] 李俊峰，等.2008中國(guó)風(fēng)力發(fā)電發(fā)展報(bào)告[M].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2008.

[2] 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組GE1.5se 50Hz技術(shù)描述與規(guī)范。GE Energy，2005.

[3] 李亞江等主編.實(shí)用焊接技術(shù)手冊(cè)[M].河北科學(xué)技術(shù)出版社，2002.9.