浅析风电塔筒制作技术及质量控制

纪然

[摘 要]近些年，我国经济的飞速发展，人们生活水平日益提高，但是随之而来的是环境污染，气候变暖等一系列生态问题，这些问题严重的影响着我们的生活，也越来越被人们所重视。以往我国用电大多都是采用火力发电，这种发电方式效率低下，而且煤炭燃烧排出的废气严重污染空气，还会形成雾霾，危害人体健康。因此我国逐步采用风力发电代替火力发电，风力发电没有环境污染，而且使用的风力是永不枯竭的，不会消耗煤炭等不可再生资源。本文概述了风力发电塔筒制造所采用的技术，探究控制质量的关键步骤，并论述最终结果。

[关键词]塔筒；制造；质量；检测

中图分类号：TM315 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）01-0382-01

风力发电设备大体可分为铁塔、风轮和发电机和三部分。它的工作原理是风轮在风力的作用下开始转动，将风能转化为机械能，然后将转动的动能通过发电机转化为电能，其中支撑风轮转动的就是风电塔筒。风电塔筒一方面支撑风轮，另一方面风轮在风的作用下转动还会产生很大的附加力，从而使风轮产生振动，这些振动也需要塔筒来吸收，否则振动太强整个发电系统都将会损坏。塔筒对于风力发电机组非常重要，所以保证塔筒的制造质量也是至关重要的。下文将从塔筒的实际制造流程出发，分析其制造方案，并且探究如何有效控制其生产质量。

1 塔筒制造流程

首先选择优质钢板下料，接着采用专业机械将钢板卷筒并检验其圆柱度，检验合格后焊接卷筒纵缝，然后安装法兰并且进行环缝焊接，确保连接强度，再就是将每一个卷筒拼装焊接起来，整体焊接完成后要进行防腐处理，防腐处理后安装内饰，最后就是进行包装运输。

塔筒制造过程中涉及到的每一个焊接部分都是质量控制点，焊接完成后都需要使用专业的探伤仪进行焊缝探伤，检测焊缝中是否含有杂质或者是气泡，确保焊缝的牢固性。

2 塔筒制造方案

2.1 材料准备及检验

采购回来的钢板、法兰等材料要检验其外观尺寸，达到一定的合格率才可以验收。每采购一批钢板都要随机抽取总数量的10%进行全方面检验，质量达到JB/T4730.3-2005Ⅱ级才算合格。而环锻法兰检测外形合格后除了要随机抽取总数量的10%进行UT检测外，还要进行MT检测。UT检测结果要符合JB/T4730.3I级标准要求，MT要满足JB/T4730.4I级标准要求。

2.2 钢板下料

钢板下料采用的是数控切割机。首先根据工艺要求进行编程，校验无误后将程序输入数控切割机，然后标记出钢板的编号，进给方向，厚度等，最后由数控切割机按照编写程序进行切割。切割完成后要检验其尺寸，长度误差小于2mm，宽度误差要小于2mm，对角线误差小于3mm，而且要选择五个以上的点进行测量然后取平均值。下料合格后按照工艺卡片的要求，切割瓦片的坡口，方便之后进行环缝和纵缝的焊接，坡口的尺寸也要符合工艺规定。切好坡口后要进行打磨，使其平整光滑，便于装载运输。

2.3 卷板及校圆

卷板机是对比样板尺寸进行的，首先制造弦长1.2m的标准样板，然后卷板机根据样板的尺寸来一点点卷起钢板，卷筒和样板的间隙不得超过2mm。卷板完成并检验合格后要进行卷筒加固，防止其变形，一般采用的方式是在坡口处点焊，这样既可以加固，又可以很容易的清除。纵缝的焊接间隙控制在2mm左右，两焊接边的差值小于3mm，圆柱度的要求为：Dmax-Dmin≤0.5D%。

2.4 纵缝焊接

纵缝的焊接一般分两次进行，内缝焊和背缝焊。先进行的是内缝焊，焊接完成后整个卷筒也就完全固定了，接着彻底清除背缝的杂质，露出焊缝坡口金属，使得背缝的深度大致相同，焊接也就更容易保证尺寸精度。如果纵缝的宽度大于1mm，则必须先进行气保焊，为正式的焊接打底。焊接完成后要对其进行全方位超声波探伤，达到Ⅰ级才算合格。探伤后要检查焊缝外观，不合格的要加以处理。此外，灭弧也要采用专业的方法，严禁采用敲打法灭弧。

2.5 拼装（法兰拼装、大节拼装）

拼装法兰节要在专门的拼装平台上进行，在拼装之前要做好一些准备工作，例如将法兰的坡口面朝上，测算接口处周长，估算可能出现的错位量等。在拼装时必须保证法兰与筒节的间隙很小，而且管壁要严格对齐，错位不得超过1.5mm。拼装完成后要在外部进行封焊，确保整体焊接的牢固性。大节拼装使用大型的对接机将环缝紧密对齐，接下来的步骤和法兰拼装一致，但是要求更高。拼接完成后要进行检测，例如测量整体塔筒的直线度和高度，环缝焊接的错位量，法兰位置度，表面光滑度等，这些测量参数都要符合对应国标的要求。

2.6 环缝焊接

环缝焊接也是先进行内缝焊接，再进行外缝焊接，其要求和纵缝焊接一致。焊接的温度要大于100摄氏度，小于250摄氏度，而且焊接不能在非焊接区域引弧，也不允许随意将筒体接地，必须采用专用的接地方式。整个焊接过程中要根据实际情况调整焊接顺序，一道工序完成检查合格后才能进入下一道工序。

2.7 附件拼装及焊接

按照设计所要求的步骤逐个拼装并焊接附件。这些附件不需要太高的精度要求，大都采用手工焊。但是手工焊的焊条必须进行烘烤，焊接时焊接工也要配备保温桶用来保存焊条。

3 焊缝检测及材料复验

3.1 焊缝探伤检测

为了保证焊接的强度，所有重要的焊缝都要经过探伤检测。探伤检测一般是向焊缝发射超声波，根据反射回来的波形来判断焊缝内部结构是否稳定，是否含有杂质或气泡，合格的标准是检测结果达到JB/T4730.4的Ⅰ级。若检验中发现有的焊缝存在缺陷，则应该清除原有焊缝，重新焊接并且焊接长度应该在原有的焊缝长度上增加10%。若仍是不合格，则对焊接接头做更为严格的检测，确定其能否满足要求。

3.2 焊缝外观检查

焊接完成后的焊缝其外形尺寸都要符合设计要求，焊缝与塔筒材料之间要光滑过渡。裂纹、气孔、烧穿、夹渣等缺陷绝对不允许出现。如果外形的检验不合格要进行修磨，也可以少量的进行补焊，具体参照《钢结构焊缝外形尺寸》的要求执行。

3.3 材料复验

采购的钢板要随机抽取总量的10%进行超声波复验，全部达到相应国标Ⅱ级标准以上才算合格。如果其中一张不合格，那么整批钢板都要逐一进行检测，挑选出合格的钢板；然后按照钢板出炉的炉号来复验其化学成分是否达标；按照出厂的批次号检验钢板的力学性能，检验率100%。每块钢板都要做好标记，内容包括批号、炉号、件号、质量等级和材料等。

鍛造法兰也要取总量的10%进行超声波复验，并且要达到相应国标一级标准。此外，它还要进行磁粉探伤检测，检测结果要符合相应国标Ⅰ级要求。

4 塔筒包装及运输

塔筒经过防腐处理并验收合格后要刷好标识，采用专用的布进行包装。装载要牢固，运输过程要尽量减小振动，防止塔筒因振动而松开。发送运输的清单一定要记载详细完整，塔筒交接时双方监理必须签字验收。

参考文献

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[2] 吴双.浅析风电塔筒制作技术及质量控制研究[J].工业，2016（10）：00029-00029.

[3] 来淑梅，刘凯.风电塔筒制作技术及质量控制研究[J].科研，2016（2）：00172-00173.endprint