風電塔架制造工藝及質量控制措施的研究分析

甄棟竹 趙立剛 宋國瑞

中車蘭州機車有限公司 甘肅 蘭州 730000

作為風力發電系統中的重要組成，風電塔架的制造質量關乎到風力發電系統能否穩定運行。風電塔架是轉子、風電機艙的主要載體，現階段常用的風電塔架類型包括管狀、格子狀塔架，無論哪種塔架類型，都具有形式復雜、跨度大等特點。而在塔架制作過程中，涉及到焊接技術的應用，其焊接質量直接影響到塔架結構的整體穩定性。為最大化發揮出風電塔架的作用與效能，需重視對塔架制作工藝的全面把控，結合對科學質量控制措施的實施，確保塔架生產質量滿足預期標準。

一、塔架生產工藝分析

所謂工藝流程，是指借助相關設備工具將原材料、半成品制作成成品的過程，其生產過程具有連續性、順序性特點。當前風電塔架的具體生產工藝流程如下圖所示。

圖一 風電塔基制作工藝流程

二、風電塔架制作質量控制措施

(一)生產準備

1.原料質量控制。針對風電塔架的制作，其材料組成包括環板材、筒體法蘭、筒體板材、門框板材、環法蘭、焊材等[1]。在塔架具體制作過程中，需在制作前進行塔架結構圖紙的細致審核，明確圖紙中是否存在問題與缺陷。同時，前期準備階段需強化開展材料采購與檢驗工作，按照相關標準要求進行各個材料性能、質量的檢查。具體為：(1)按照《承壓設備無損檢測》標準要求進行門框、筒體、基礎環板材性能與質量的檢查。同時，在材料檢驗期間要求供應商出具材料的出廠證明、合格證等文件[2]。(2)材料使用前需開展二次復檢，按照《熱軋鋼板和鋼帶尺寸、重量、外形、允許偏差》等文件標準進行板材尺寸、允許偏差、質量以及外形等參數的檢測。

2.鋼板下料。為保證焊接作業的順利開展，需重視對鋼板下料質量的嚴控。具體作業期間，其質量控制要點為：(1)按規范要求控制鋼板下料的寬度、長度、對角線允許偏差，分別為≦2 mm、≦2 mm、≦3 mm。(2)鋼板切割作業時，盡可能避免出現氧化渣、溝槽等問題。若鋼板表面出現溝槽問題，必須對鋼板進行打磨與修補，保證鋼板下料的質量達到預期要求。(3)針對完成制作的鋼板，需利用鋼字頭進行標記編號，并嚴格按照坡口圖開展焊縫作業[3]。

(二)裝配與焊接質量控制

1.鋼板卷制。鋼板卷制作業前，相關工作人員需借助壓縮空氣進行氧化渣的清理，確保鋼板表面不存在雜物。在具體卷制作業期間，要求人員嚴格按照規范規程進行鋼板卷制，并利用相關測量儀器進行卷制弧度的測量，確保其卷制效果達到標準要求。同時，工作人員需結合以下要點強化鋼板的卷制：(1)橫截面圓度公差、外圓周長偏差、錯邊量分別控制在≦1.005、≦5 mm、≦1.0 mm 之內。(2)若板厚在≦30 mm 時，需借助最小值為500 mm 的內外樣板進行測量，若厚度為≧30 mm 時，需借助最小值為800 mm 的內外樣板進行測量[4]。

2.筒節與法蘭裝配。結合實際情況采用外壁對齊方法筒節、法蘭的裝配，控制環縫的對口錯邊量控制在2.5 mm 之內。需注意，具體裝配過程中，針對相鄰的筒節，需將其縱縫以180°錯開。若錯開角度無法達到180°，需結合實際情況將其錯開度控制在170～180°范圍內。塔架兩端面的法蘭平面度需控制在3 mm 之內，同軸度則需控制在2.5 mm 內。等到裝配作業完成，要求人員進行法蘭內傾度、平面度的檢查，確保其檢查結果合格后方可開展下一道工序作業。

3.門框與筒體環縫焊接。嚴格按照工藝規范進行筒節環縫的焊接，需注意，在環縫焊接作業期間，應以錯開焊接的形式進行每層接頭的焊接，并確保熄弧處與起弧處的縱縫呈現出錯開的狀態。在控制焊縫過渡時，需以1：4的比例進行不同厚度焊縫的過渡，保證其過渡的平滑性。具體焊接作業期間，按照規定要求將筒體兩端法蘭的同軸度、平面度、圓跳度分別控制在≦3 mm、≦3 mm、≦2 mm 內。

針對門框焊接作業的開展，為避免出現門框焊接變形的問題，可借助對稱分散焊接的方式進行門框的高質量焊接。同時，利用剛性固定支撐進一步強化門框變形問題的控制。若焊接作業過程中發現門框需拼接，則需以錯開的形式進行筒體環與拼接焊縫的設置，并控制錯開角度為90°。需注意，為避免門框焊接作業出現裂紋、氣孔等問題，需在焊接前對焊點進行預熱處理，控制預熱范圍保持在焊點周圍位置150 mm 以內即可。

(三)焊后檢測與防腐處理。等到塔架焊接作業結束，需借助無損檢測技術進行焊縫檢測。不同焊縫的檢測標準存在差異，所以在焊后檢測時，工作人員需按照不同技術標準開展針對性的焊縫檢測。而針對防腐措施的實施，作為塔架制作的最后工序，防腐措施應用是否合理，直接影響到塔架的運行年限。因此，在塔架防腐處理時，工作人員需在保障防腐質量符合要求的前提下，盡可能提升防腐措施處理后塔架的整體美觀性。具體防腐處理，可以對塔筒與附件進行噴砂處理，做好結構的整體除銹。此外，針對塔架的油漆涂裝，需在廠房室內進行，并在油漆涂裝作業開展期間，涂裝空間內的濕度、溫度、潔凈度達到標準要求，確保塔架的防腐處理達到標準效果要求。

結束語

風電塔架的制作，若其中任何一個流程出現質量問題，都會直接影響到塔架的整體制作質量。鑒于此，為保證塔架制作質量達到標準要求，必須重視對塔架制作工藝流程的嚴控，按照規范標準對各個流程工序作業的開展進行規范與約束，提升塔架制作工藝水平，在保障塔架制作達到標準質量要求的同時，有效延長風電塔架的運行壽命。