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1、风力发电机组塔架法兰的组装和焊接施工工法1前言风电塔筒系圆锥筒形焊接结构件，分段制造，每段高度在十凡米至三十儿米，每段节 间采用连接法兰连接，顶部安装风力发电机。风电塔筒制造难点在于解决各段连接法 兰之间的平面度、平行度与焊接变形之间的矛盾。本工法总结了甘肃白银平川捡财塘45MW风电特许项目发电机组30套塔筒制 造过 程中，对法兰组装精度控制和焊接变形控制的成功经流，可在今后类似工程的施工中 加以推广应用。1塔筒概述风电塔筒就是风力发电的塔杆，在风力发电机组中主要起支撑作用，同时吸收机组 震动。风电塔筒的生产T之流程般如下：数控切割机下料，厚板需耍开坡口，卷板机卷板 成型后，点焊，定位，确认后
2、进行内外纵缝的焊接，圆度检查后，如有问题进行二次 较圆，单节筒体焊接完成后，采用液压组对滚轮架进行组对点焊后，焊接内外环缝， 直线度等公差检查后，焊接法兰后，进行焊缝无损探伤和平而度检查，喷砂，喷漆处 理后，完成内件安装和成品检验后，运输至安装现场。2工法特点2.0. 1流水线作业形式，胎膜具的合理设计，大大提高了法兰组装精度。2. 0.2具备可操作性，减轻劳动强度，提高劳动效率，满足现代化工程需要，提高制造单位竞争优势，体现了标准工艺的先进性和科学性。3适用范围本工法适用于各类风电塔筒制造过程中的法兰组装和焊接，对塔筒整体制造质量控制有-定的指导意义。4工艺原理4. 0. 1在下料过程中控制
3、筒节翩形钢板的弦长、弦高、对角线偏差。4. 0.2筒节在卷制过程控制其圆度。4. 0.3法兰与简节组装时，控制简节管口平面度。4. 0.4法兰与简节焊接时控制法兰的儿何精度。5施工工艺流程及操作要点5. 1工艺流程根据塔筒为变径直管的特点，采用AutoCAD2006软件整体精确放样，将其数据输 入数控切割机程序中进行下料：在筒节卷制中严格控制压延次数，大大降低 保证筒节的周长误差减小到最低值。制作工艺流程见图5. Io 法兰检骚 纵缝焊接 与法兰组对相邻筒节组对 坏缝焊接校正、检验图5. 1工艺流程图5. 2操作要点521准备工作搭设标准平台。平台基础采用60cm厚混凝土作基础，上部铺设lOO
4、iiiii厚度 钢板， 用水准仪找水平，钢平台平面度为1.0mm ;在钢平上面根据法兰直径大小，布置装焊法 兰固定胎具，胎具采用机加工制作，其胎具与法兰接触平面保证平面度为0.511UH,见下 图52 1示意。法兰固定胎具。由于塔筒应一定的锥度，各段塔筒其连接法兰直径是不-样的，因 此在加工制作法兰固定胎具时，要考虑到这一点，其固定胎具必须兼顾所有法兰组装 的需要。见图52 12。5. 2. 2简节制作1. 简节下料、卷制1 )所有料坯均采用首件检验制，经质安部确认后，方可批量下料。2) 所有单节筒壁扇形钢板的对角线差不大于3.0颇、弦长公差为土 1.5颇；每段塔 筒中间节预留23mm焊接收缩
5、余量，与法兰连接的简节在钢板卜.料时预留5 lOinm修正余量。3) 5 6nun壁厚的钢板可以不开坡口外，其他壁厚的钢板开30。坡口，预 留4.05. Onun钝边；与法兰连接的筒节开30。坡口，留2.0nun饨边。保证所有 切割面切割后 光滑，避免出现缺肉情况，清理切割飞溅及氧化皮等。4) 按滚压线进行筒节卷制，卷制过程中注意清理板而及卷板机上下辐，防止因氧 化铁等杂物压伤板材；对接后进行打底焊，打底焊采用CO?气体保护焊，其焊缝应规 整、均匀，焊后及时清理焊接&溅等；开坡口管节在管内壁打底焊，不开坡口的管节在 管外壁打底焊。5) 相邻简节的组对，纵缝错位180。环缝对接前应进行管口平面度
6、修整，满足 技术要求后方能对接，对接时控制环缝间隙均匀，并检查管节对接的素线长度、对角 线偏差值满足要求，以保证上下管口的平面度、同轴度。6) 纵、环缝焊接按照炸接工艺评定执行。2. 法兰与相邻筒节(见图5. 2. 2-1)图5. 2. 2-1法兰与相邻筒节1) 将法兰固定在标准平台胎具内。用工艺螺栓使之与胎具固定牢靠、紧密，检查 法兰颈的平而度。2) 吊入筒节与法兰颈对接。对接前应检查筒节的圆度、管口平面度和周长，保证 筒节与法兰周长差不大于3. Onun ;对接时在筒内钢平台上焊接挡块，通过楔子微调其 少量错台和不圆度，并保证其对接间隙均匀，且不大于2.0nunc见上图423。3) 组对后
7、进行CO?气体保护打底焊，打底焊釆取等距分段打底法，即断续、对称 焊接，直至糖条环缝打底完成，其焊缝应规整、均匀，焊后及时清理焊接飞溅等。3. 相邻段筒节法兰1) 根据塔筒制造质量要求，连接法兰只允许内凹，而不允许内翘，见下图5. 2.2-2要求。为控制焊接变形，法兰与筒节焊接前，先将相邻法兰组合，用工 艺螺校把紧，注意把紧螺栓的松紧度，随时把紧螺栓。2) 为保证法兰焊接后满足塔架制造技术条件要求，连接法兰把紧时加P?度 为3.03. 5111111垫片进行焊接变形控制，垫片数量至少为12个，按法兰内圆圆周均布；顶法兰把紧时加厚度2. Onun垫片进行焊接变形控制，垫片数量至少为8个， 按法兰
8、内圆圆周均布；法兰把紧应对称、均匀施力，同时法兰外缘结合严密。4. 分段筒节与法兰节1) 组装方法。分段简节与法兰节采取平卧组装，在可调式防窜滚轮台架上进行；组 装前认真测量管口周长，用激光找中仪检查组装端口的平面度公差，用角磨机进行修 整，使端口平面度控制在1.5mm以内；用水准仪调平分段筒节轴线，检查法兰节端面 与分段筒节轴线的垂直度、螺栓孔位置度满足要求；为了平面度控制方便、快捷，在 两端口处设置平行基准而，用激光找中仪测距，使两平行基准面平行度为0.5顾；基准 平行面可以制作成滑移式轨道，以满足不同长度的分段节测景需要，同时也便于与法 兰接触，直观的反映出法兰平行度误差，便于校2) 法
9、兰节与分段简节自然状态下组装，避免强行组装；通过管口内米支撑调节圆 度，控制法兰节组装变形及对接错边量，并保证组装焊缝间隙均匀在2. Onun以内。3) 组装后进行CO?气体保护打底定位焊，其打底方法同上所述。定位焊后，对单 段筒节两端法兰的平而度、I员I度以及两法兰端面的平行度、同轴度进行检验，如不符 合规定要求，进行调整直至符合规定要求。5. 2. 3焊接1. 焊接前对焊缝坡曰及焊缝周围进行清理。2. 塔筒焊接。焊道打底采用CO?气体保护焊，以减少热应力变形。正式焊接均采 用埋弧I丨动焊。根据板厚及坡口大小，严格按照成熟的焊接T.艺评定参数、焊层道 数、电压、电流及焊接速度等参数操作。3.
10、 通过参考基准平行而，密切关注端而法兰变形情况，可以快捷的分析导致变形 的应力点，为调整和控制变形提供依据。每条（道）环缝要一次焊接完成，保证受热 均匀，避免产生新的应力变形。524检验1. 严格按照塔筒制造技术协议进行检验。检查法兰焊接变形，分段塔筒两端连接 法兰焊接变形控制在Omm 1. 5mm ;顶部法兰焊接变形控制在Omm 0. 5nmio2. 由于法兰在采购订货时的厚度为+3/+1,因此，对于局部微量超差，可用角磨机 或口制动力头饨面机找正。6材料与设备6. 1材料塔筒材料应符合相关技术参数。卄肃白银平川捡财塘45MW风屯特许项目发 电机组 30套塔筒主要材料见表6. Io表6.1塔
11、筒主材表编号顼目技术参数和规格备注1塔体材料S 355 J2G3 (1.0570 )EN10025-3. 1B/EN 10201 中国钢材 Q345D 31J-2O0 C2法兰材料S355NL-Z25EN10025-3. 1B/EN 10201 中国钢材 Q345E-Z25 31JDC3法兰成型工艺环形锻造4法兰剖面形状倒L字型6.2设备塔筒制造施工中的设备配也见表6. 2T表6. 2-2 表6.2-1塔筒制造施工的设备配置表序号设备名称规格型号单位数量1卷板机30X3000台12龙门吊MQ40/42台13龙门吊QM2X5/22台11汽车吊QY25台15可控硅焊机ZX7-630台26全自动逆变
12、埋弧焊机MZ-1000 型台57逆变焊机ZX5-400台88数控切割机SQG-4000 型套29载重汽车ST台J110焊剂烘烤箱S0X80X100 (cm3)台111焊剂筛选机台112碳弧创枪JG-2只213可调式防审滚轮架ZT-30套214可调式防窜滚轮架ZT-50套115空压机12m3台116角向磨光机(P 125台1517磁力钻角向磨光机台1表622塔筒检测设备配置表序号设备名称规格型号数量主耍技术性能1数字超声波探伤仪PXUT/2301工作频率05-20MI1Z2激光儿何测量系统iasyLaser 1)600+1测量距离40m、泛泰克斯3X射线探伤仪XXQ-3005G1最大穿透板厚70
13、nmi1磁粉探伤仪DA-400S1序号设备名称规格型号数量主要技术性能5交流微型磁粉探伤仪CJX-220E1220V 2. 6A6湿膜测厚仪TI-182磁性涂层测厚仪CTG-102测鼠范围0-1000M m误差土(1-3) %H内置打印机8涂层测厚仪SCS-32测呈范围0-1000P m9裂纹测探仪L-S3210恒温自动洗片机HK-IV111X光底片干燥箱EX JP212大型金相显微镜XJG-05 型113抛光机P1114万能材料试验机旺-601最大夹持板厚30mm,宽度80mm15冲击试验机JB-30A1冲击能量30kg 冲击速度5m/ s16硕度测试仪I1K-1501负荷级数60, 100
14、, 150kg17硬度测试仪HB-3001负荷级数 250, 750, 1000,3000kg18化学测试设备1套19表面粗造度测试仪TH0202精度0. 002mm英国产20温湿度仪ffE-1330521涂层附着力画格器CATES1500122水准仪AT-G36S3级(拓普康公司TOPCON)7质量控制7.1制造过程中主要质量控制c 111 c m1. 材料采购时市查法兰、钢板等的理化报告，以及钢板厚度、法兰儿何尺寸。2. 法兰制造和探伤符合图纸和技术协议，检验法兰加工面精度、孔节圆直径偏差、厚度偏差和其他尺寸记录。3.下料后扇形钢板的弦长。4.钢板卷制后的圆度。5.法兰与相邻简壁装焊后尺寸，变形、焊后余量预留情况。6.检验单节筒壁直缝焊接质量；检验分段筒壁环缝焊接质量，以及儿何尺寸控制情况。7.法兰与分段筒壁装焊后尺寸，以及焊接变形控制、整体凡何尺寸情况。7.2检验控制在实际制造前，应根据用户、设计和本单位三方技术协议利质量控制大纲，编制
