浅谈塔筒大直径带颈锻造法兰焊接变形控制

孙立一

(通标标准技术服务有限公司大连分公司，辽宁 大连 116600)

一、概述

风力发电作为清洁能源的一种，近年在国内取得了较快的发展，其中支撑部件塔筒部分，由于其高度较高，直径较大（高可达80M，直径可达4M），从制作、运输、安装的角度出发，一般分为几段生产，每两段之间用锻造法兰对接并用高强螺栓将两个法兰连接。法兰一般设计为带颈，内部把合法兰采用焊接方法与筒体相连，由于焊后要进行精确装配，所以对焊后法兰的尺寸要求较高，最低要求平面度一般为2mm以内，内倾（法兰外边缘超过内边缘的高度）也在2mm以内，如控制不好工差，会导致装配间隙过大，在风场交变应力做用下，螺栓很快就会产生疲劳，断裂。因此控制好平面及内倾对安装质量起至关重要因素，

二、焊接过程中出现问题

1，困难点法兰较大，直径可达到4米，厚度100-200mm左右；法兰焊后要求精度较高，平面度最低要求不超过2mm，内倾不超过2mm。

焊接会产生热输入不均匀，导致最终的法兰公差很难控制。

如果焊后公差不合格，返修手段少，且不能保证返修的成功率，容易造成废品。

2生产中出现的问题

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对于平面度及内倾我们按要求采用easy laser激光平面度测量仪进行检测，发现焊后尺寸公差不稳定，焊后经常出现法兰平面度及内倾不合格，产品不合格数据随机性较大，无明显规律。

特别是大量出现内倾不合格现象。

返修工作量大，质量进度无法保证。

三、改进措施

原焊接方案如下（举例）

1法兰与筒体均加工为内坡口

2组对合格后点焊，外部用CO2焊封焊一圈

3内部SAW焊接

4外部气刨清根

5外部SAW焊接

注：3层焊接前气刨清根，母材Q345改进方案：

1法兰与筒体内坡口，零间隙组对

2外部点焊牢固，不再进行封焊处理

3内部SAW焊接，减小焊接电流及热输入

4外部气刨清根

5外部SAW焊接

6第道焊缝不允许断弧，在焊接前应做好充分准备。

7两法兰每相隔一孔通过螺栓把合后成对焊接，焊接完成，完全冷却后再把螺栓打开。

注：3层焊接前气刨清根，母材Q345

两种焊接方案对比，外部焊接热输入量减少约242J/cm2，内部焊接热输入量减少每道约140J/cm2。

首先热输入量的减少，降低了变形程度，其次内外热输入量比例的变化使内部收缩相对更大，保证了法兰焊后内倾的要求。

最后通过两法兰配对焊接保证了装配平面度符合要求。

四、应用实例

在埃塞项目，张北项目采用了改进后的工艺，平面度及内倾度一次合格率达到95%以上，返修量过大，效率低的问题得到了解决。

结论

通过生产中实际应用的检验，此改进工艺能很好的提高焊后合格率，保证生产质量的稳定，并成功运用塔筒法兰焊接的工作中。

[1] 李俊峰，等.2008中国风力发电发展报告[M].北京：中国环境科学出版社，2008.

[2] 风力发电机组GE1.5se 50Hz技术描述与规范。GE Energy，2005.

[3] 李亚江等主编.实用焊接技术手册[M].河北科学技术出版社，2002.9.