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风电塔筒法兰焊接方法研究

发布时间：2024-11-12 来源：未知

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风电塔筒法兰焊接方法研究

第26卷第1期　　　　　　　　河北建筑工程学院学报　　　　　　　

2008

年

3月JOURNALOFHEBEIINSTITUTEOFARCHITECTUREANDCIVILENGINEERINGVol.26No.1March2008

风电塔筒法兰焊接方法研究

于太安　武志勤　耿俊峰123

1张家口三北拉法克锅炉有限公司;2中煤张家口煤矿机械有限责任公司;3摘　要　,提出了改进方案.

关键词　风力发电;法兰;中图号　TG4

0　引言

、、经济效益好、可再生、永不枯竭、基建周期短、占地少、投资少、装机规模灵活、技术相对成熟、自动控制水平高、运行管理人员少等优点.风能资源是我国重要的能源资源,张家口市坝上地区作为国内风能资源丰富的地区之一,近几年风力发电产业呈现快速发展势头,前景非常

[1]广阔.

并网型风力发电机组的设计寿命一般为20年,塔架高度在40m以上,位于塔架顶部的机舱重达几十吨.现风力发电机组单台设计容量越来越大,塔架高度也越来越高,这就对塔架的制造提出了严格的要求.塔架类型主要有桁架式、管塔式等.桁架式塔架造价低廉,缺点是维护不方便.管塔式塔架用钢板卷制焊接而成,形成上小下大的圆锥管,内部装设扶梯直通机舱.管塔式塔架结构紧凑,安全可靠,维护方便,外形美观,虽然造价较桁架式塔架高,但仍被广泛采用.本文内容介绍了管塔式塔筒法兰的焊接工艺.

1　工程概述

2007年张家口三北拉法克锅炉有限公司承揽了国华新能源有限公司的66套1.5MW风电塔架的制造任务.该塔架为管塔式结构.该塔筒总共高63.1m,由3段组成,段与段之间靠法兰连接,整体形状为圆锥形筒体结构,外形如图1所示.底部最大直径4.078m,顶部最小直径2.55m,筒体板厚由最底部28mm向顶端12mm变化,总重为85.6t.法兰和筒体的材质均为Q345E.生产该塔筒的关键问题之一就是控制法兰与筒体焊接后的角变形.法兰与筒体焊接后的角变形要求如图2所示:

法兰与筒体焊接后,要求法兰角变形内倾0～1.5mm.法兰与筒体焊接前,法兰角变形量为零.如何保证法兰与筒体焊接后的角变形控制在0～1.5mm范围内,是影响塔筒生产进度和保证产品质量的关键性技术问题.

2　塔筒法兰焊接工艺

收稿日期:2007-10-20

作者简介:男,1970年生,工程师,张家口市,075000

风电塔筒法兰焊接方法研究

80河北建筑工程学院学报第26卷为了保证法兰与筒体焊接后的角变形符合要求,采用单个法兰、筒体对接点焊后组成一体的焊接方法,图3为接头组对示意图,图4为焊缝结构示意图.

采用埋弧自动焊,直流反接,焊丝牌号为H10Mn2,焊丝直径为Φ4,焊剂为SJ101,焊机采用MZ9-1250自动弧焊机配以ZD5-1250型弧焊整流器.第一层先焊开坡口侧即外侧,背面即内侧用碳弧气刨清根,挑成U型坡口,清根完成后用砂轮和角向磨光机打磨坡口及两侧20mm宽范围至见金属光泽,以清除氧化物和碳化物,防止出现夹渣、裂纹等缺陷,在内侧焊第二层和第三层.因为塔筒承受的载荷部分为疲劳载荷,要求焊缝具有较高冲击韧性,故焊后需立即进行消氢处理,加热温度为℃～350℃,保温2h左右.焊接工艺参数见表1.利用焊接顺序、,从而控制法兰焊后的角变形.,.最后检查法兰角变形量,不符合要求时,1.5mm的角变形要求.

　11

2

3(A)560～650550～640540～600电弧电压(U)31～3632～3531～34焊接速度(cm.min-1)37～4637～468～

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3　存在问题

(1)先焊法兰外面,里面用碳弧气刨清根,使清根和清根后的坡口打磨操作极为不方便,增加了工人的劳动强度,影响工期.

(2)由于背面清根和坡口打磨操作不方便,往往造成清根后坡口不规矩和坡口打磨不干净,在焊接时极易在焊缝内形成气孔、夹渣等焊接缺陷,影响产品质量.

(3)法兰角变形靠背面焊缝的焊接应力来实现,也即靠焊接时的焊接工艺规范来控制,这样容易出现法兰角变形不一致、超差的质量问题.

4　焊接工艺改进

针对传统制造方法存在的问题,我们采取配对法兰、筒体的制造方法.法兰与筒体开内破口,接头形式如图5所示.焊接完成后增加一道火焰整形的工序.既提高生产进度,又可保证产品质量.具体操作如下:

先把两段法兰筒体利用螺栓螺母连接在一起.在两个法兰之间均匀垫上

2mm厚的铁皮,铁皮只垫在螺栓内测如图6所示.

焊接时,先焊内侧,然后在外侧清根焊接,这样清根打磨非常方便,避免了传统方法清根、打磨的缺点.内侧焊第一层,外侧清根后焊第二、第三层.如图5所示,具体焊接规范参数见表1,焊接完成后,利用氧乙炔火焰同时加热两个法兰焊缝内测,加热温度为160℃～200℃,使法兰产生变形,直至两法兰外侧间隙消除.待冷却后拆开,检测法兰角变形均符合标准要求.注意加热时两侧的加热速度和火焰温度

(下转第83页)应保持一致,以避免法兰变形不对称.

风电塔筒法兰焊接方法研究

第1期侯凤武　金　妍　寇建芝　　　

艺术与设计83设计方法学为艺术设计学带来了超然的创造力,艺术设计改变了整个世界;21世纪的艺术设计想要超越过去,必然要寻找新的设计理念与方法,这是20世纪的设计方法学和艺术设计给我们提供的深刻启示.目前我们所处于的中西文化的碰撞,正是设计艺术的发展爆发期,也正是为什么会产生艺术与设计的争论的原因之一.

ArtandDesign

HouFengwuJofandCivilEngineering

Abstract　onofart,designandartofdesign,andanalyzestheinterrelationship

ofthem.

Keywords　art;design;artofdesign

(上接第80页)

5　结论

(1)通过焊接工艺的改进,不仅保证了法兰的角变形值,而且工艺执行方便、可靠,提高了施工效率,焊缝返修率低,无论是焊缝外观还是内在质量都较好,获得了业主的好评;

(2)焊接工艺设计时,应充分考虑产品实际情况和现场条件,尽量使工艺简洁、实用,工艺要有良好的可操作性,这样才能保证产品质量和工期;该工艺可在风电塔筒生产中广泛应用.

参　考　文　献

[1]申全民.关于加快张家口坝上风电开发的对策建议.经济论坛,2007,4

[2]肖广民,陈贵.浅谈风力发电机塔架的制造.风力发电,2004,4