彭良兵++杨凤梅

[摘 要]风能作为一种无污染和可再生的新能源有着巨大的发展潜力，风力发电是目前可再生能源利用中技术较成熟的、最具商业化发展前景的利用方式，是21世纪最具大规模开发前景的新能源之一，是环保型且具有社会效益的新兴产业。目前批量的风力发电机大多为单台设计容量1.5兆瓦、2.0兆瓦、3.5兆瓦。其中的塔筒均为焊接结构件，在整个工程施工过程中，焊接质量的控制是质量控制的重要环节之一。

[关键词]质量控制

中图分类号：TG457 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）06-0071-02

一、焊接质量控制

1、原材料质量的控制

1.1材质证明书检验

根据设计图纸表明的钢板材质，核定钢材的材质证明书与钢板上的标号（牌号、炉号、批号等）是否一致，材质证明书上的化学成分机械性能应符合标准要求，将核查结果填写在物资验证记录上。

1.2钢材表面质量检查

用目视和5倍放大镜检查钢板表面有无气泡、结疤、裂纹、折叠和重皮等缺陷，并对照标准判断是否合格。任何钢板不得存在死弯。将核查结果如实填写在物资验证记录上。如钢板表面质量不满足规范要求，出具不合格品通知单，作退货处理。

1.3材料复验

法兰、门框钢板原材料必须100%超声波探伤。塔体、门框、基础环钢板化学成份、力学性能复验按炉批号的10%抽验。当无有效证件或对钢板材质怀疑时，钢板必须全部按炉批号取样送交资质第三方进行化学成份、力学性能复验。

1.4外观和包装检验

检查焊接材料的包装是否符合有关标准要求，是否完好，有无破损、受潮。将检查结果如实填写在验证记录上。检查焊接材料的表面是否污染生锈，在储运过程中是否有影响焊接质量的缺陷产生，识别标志是否清晰、牢固，与产品实物是否相符。将检查结果如实填写在验证记录上。

2、法兰入厂检验

法兰入厂后，应具备完整的质量证明书，并对螺孔位置度、平面度、厚度逐件检验；附件（含标准件）进场后，应根据图纸、规范及说明书严格检验，作好记录。

3、下料过程控制

3.1超声波检测每张钢板

采用超声波检测厚度：施工人员对每一块板用超声波测厚仪进行板厚测量，板厚偏差合格后方可切割下料，并对厚度及板炉号、批号、筒体编号记录。

3.2单节瓦片下料控制

采用数控切割机下料：按工艺分节尺寸及上、下节弧度输入数控程序。并使自动割炬延板材空载运行，割炬中心固定一划针。检查划针轨迹，验证程序正确与否。每日（或每个班三次）、每种规格的管节下料前，使自动割炬延板材空载运行，检查划针轨迹，验证设备轨道有无变形，能否保证下料的正确性。

3.3瓦片检验

严格首件必检制度，首件必须由施工人员、班组、项目部质检人员共同检查合格后，方可进入批量下料。在检查资料中注明首件已检，并签名、记录测量内外弧长及弦长、弦高、对角线检测差值≤3.0㎜，计算出实际弧度。要求弧长±2㎜，弧度±1㎜，直线（弧线）度0.5㎜。

3.4画塔筒门中心标记

要求标记设置筒节外部。要求筒节间纵缝尽量相错180°，若因板材规格不能满足全部要求时，其相错量不得少于90°，且避开图示阴影区（人行爬梯部位）。

3.5坡口的制备及关键部件周边尺寸的控制

对焊缝的坡口，厂内采用刨边机或数控切割机以及半自动切割机联合制作的方法，施工人员严格按《焊接工艺评定报告》和工艺文件制定的坡口角度，钝边制作，保证坡口斜面的平滑，必要时局部进行角磨机修磨。采用刨边机或专用坡口加工小车按板厚要求不同，分别加工坡口，修磨周边氧化铁、油污及其他杂质。

4、压弧与卷圆

各节端头延射线方向采用卷板机压弧。压弧后表面不得有棱痕等明显迹象。各节做瓦片弧度样板，检验弧度是否正确，要求两端头Φ±6。卷圆合格纵缝点焊，要求保证两端对齐，翘边误差及表面凹凸不平度要求如下表所示。

5、纵缝焊接控制

5.1筒节纵缝焊接质量控制

筒节两端设置收（引）弧板，产品焊接试板和收（引）弧板不得锤击击落，筒节纵缝的焊接按焊接工艺指导书要求的内容进行焊接。

5.2回圆校正质量控制

纵缝检验合格后，应放置在卷板机上校正回圆，并压碾焊缝消除焊接应力。连续卷制，随时用样板检查。对接处翘边及筒节凹凸不平公差见表一、二。椭圆度要求小于等于5D/1000。

5.3环缝组对焊接

5.3.1错边量的控制

环缝组对前应对每件筒节（含两端法兰）盘周长，严格控制错边量，无误后方可组对。组对过程点焊工装夹具必须在筒体内侧进行，环缝点焊部位置于内侧坡口内。

5.3.2端头管节与法兰组对焊接

1、法兰组装专用平台，外径不小于4500mm，内径不大于2400mm，平面度≤0.2㎜，每隔10°设置T型槽，便于不同直径的法兰组对装卡。

2、在法兰组装专用平台上，放平法兰，取相应筒节与其组对，达到相对“无间隙”效果。

3、筒节塔筒门方向与法兰0°线方向（若法兰可360°任意旋转时则取其任一孔中心为0°线方向）对齐，作为最终的塔筒门方向。

4、筒节纵缝置于法兰的相邻两螺孔之间，并且筒节纵缝错开法兰对接焊缝和阴影区。

5、焊接过程中，合理调整焊接顺序，控制焊接参数，随时对法兰平面变形程度进行监控，达到控制焊接变形目的。

6、在距焊缝50㎜处，打上焊工钢印，要求防腐后能清晰看到。

5.3.3法兰焊后校正检验

1、法兰焊后采用激光测平仪整体检验，标准要求见表三、四。

2、法兰平面度超差时，允许局部修磨，严禁火焰烘烤。

3、法兰整体尺寸检查合格应做好记录存档，并将其作为最终检验数据。

4、在法兰0度方向（塔筒门方向），打洋冲、用焊条堆焊“T”或“⊥”字标识。基础环上法兰和塔筒下法兰标识作在法兰外部，其余作在法兰内部。

5、法兰整体检查合格，将米字支承与其连接，作为支撑工装。

4.3.4激光测平仪检测法兰平面度

采用激光测平仪复测下法兰平面度及数据分析。

6、塔筒门组对、焊接

6.1以塔筒中心为中心，放样画塔筒门门框边线，检查合格后方准气割。周边与法兰加固，圆周方向用千斤顶支撑，以防止法兰椭圆及平面变形，且保留至门框焊接完毕。要求割道平直无缺口，无倾斜，并气割修磨连接坡口。

6.2将门框与下段筒节组对，焊接。合理调整焊接顺序：先焊远离塔筒下法兰的焊缝2/3部分，后焊剩余部分，控制下法兰焊接变形。焊前预热，焊后立即退火保温4h，加热及保温采用电加热片。

6.3焊缝按要求进行超声波检验。

7、无损检验

无损检测人员按照JB/T4730标准，依照BI级标准对对接焊缝100%超声波检测，对T型接头进行100%射线检测，每个“T”型接头须布片两张，纵缝环缝位置各一张，每张检测长度不小于250mm。超标缺陷须返修到合格。做好探伤记录及标识。

8、整体检验测量

将塔筒置于转台上，使塔筒可灵活转动。分别采用激光测平仪、激光测距仪、弹簧拉力尺、同轴度测量工装等装备对单段塔筒进行整体复测。

做中心支架在O1（O2）位置分别固定找出中心孔，要求孔拴上钢卷尺（或钢琴线）。在另一端用弹簧称拴在钢卷尺上，用相同的拉力（约5～10㎏f）测量并按下表记录A、B、C、D四个象限斜边长，其相对差值3㎜以内为合格，多余应磨削修正到合格。

9、附件组焊、安装

以塔筒门中心为基准，按图示旋转角度，组对焊接可焊附件。若与筒节焊缝（专指环缝）相碰，可使附件平行移动等高距离，避开焊缝。可拆卸附件试组装梯子与支撑架间采用螺栓连接，上下成直线，接头牢固。长度对应，衔接良好。平台分别与对应支撑架相连。转动平台应转动灵活，并与梯子入口对正。塔筒入口梯子试装配分别将内、外入口梯子、栏杆与下段筒体入口处试装配。

10、焊接工作

10.1、所有一类焊缝必须完全熔透焊接，焊接时背面须进行碳弧刨清根，并用砂轮机修磨出光泽，清除油污、铁锈等杂质。不同厚度的板材之间的过渡必须要顺滑（1：4）。

10.2在焊接过程中，保证熔合一致且熔透，焊缝表面成型良好，与母材平滑过渡。双面焊接时必须保证完全焊透，必要时进行调节焊接热能量，使得焊接融合域在5%～10%之间。

10.3焊条在使用前，应按说明书进行烘干，烘干的焊条应放在100～150℃保温箱（筒）内，随用随取，使用时注意保持干燥。低氢型焊条一般在常温下超过4小时，应重新烘干。重复烘干次数不宜超过两次。烘干焊条时，禁止将焊条突然放进高温炉内，或从高温炉中突然取出冷却，防止焊条因聚冷骤热而产生药皮开裂脱皮现象。烘干焊条时，焊条不应成垛或成捆地堆放，应铺放成层状，每层焊条堆放不能太厚（一般1～3层），避免焊条烘干时受热不均和潮气不易排除。露天操作隔夜时，必须将焊条妥善保管，不允许露天存放，应在低温烘箱中恒温保存，否则次日使用前还要重新烘干。

10.4外纵、环缝采用移动升降式空中作业焊接自动操作机焊接，可保证焊接施工人员的工作灵活、安全，为保证焊接质量提高必要条件。焊接过程中采取内外焊缝循环交替焊接顺序，减小热输入，即可保证焊缝内部质量，又可控制焊接变形。

10.5门框焊前采用电加热进行预热，预热温度100至120℃，采用E5015G焊条，电弧焊焊接。焊接顺序为先焊远离底法兰的2/3部分，后焊剩余1/3部分，有效控制焊接变形，保证底法兰平面技术指标。焊缝为全熔透焊缝。

二、焊接质量管理

1、人员管理

按照标准规范的要求，焊接人员应为锅炉压力容器相应焊缝型式的持证焊工。焊接人员焊接的钢材种类、焊接方法和焊接位置等均应与焊工本人考试合格的项目相符；车间应对考试合格的焊工进行立案登记、编号；焊件焊接完毕打上焊工代号，以便质量跟踪。

2、焊材保管与使用

焊材的质量及保管、使用，严格按照标准中规定及焊材的通用技术要求并符合合同、图纸的要求，并根据材料说明书要求进行烘焙、保温，焊接时置于保温筒内，随用随取，隔夜使用需重新烘焙，重复烘焙不得超过两次。

3、焊接工艺

3.1在开始焊接工作之前制定一个详细的焊接计划。

3.2在制作前，分析本次制作的塔筒的结构特点和质量要求拟定焊接工艺指导书，制取施焊试件和试样，测定焊接接头是否具有所要求的使用性能，提出焊接工艺评定报告对拟定的焊接工艺指导书进行评定。焊接工艺评定合格后应出具完备的评定文件。产品的施焊范围不超出焊接工艺评定的覆盖范围。

4、焊接准备

4.1、焊缝区域清洁和干燥

进行焊接的部件在焊缝区域要清洁和干燥。所有拟焊面及坡口两侧各50～100mm范围内的氧化皮、铁锈、油污及其它杂物应清处干净，修磨出光泽，每一焊缝焊完后也及时清理，检查合格后再焊。

4.2焊接环境的要求

焊接环境出现下列情况时，应采取有效的防护措施，无防护措施时，应停止焊接工作：

风速：气体保护焊>2m/s，其它焊接方法>8m/s；

相对湿度>90%；

环境温度低于0℃（低于0℃时，应在坡口两侧100mm范围内加热到15℃以上）。

4.3对板厚≥30mm应进行预热对于板厚≥30mm时，应做焊前预热，预热区域为焊缝每侧距焊缝中心不小于2倍板厚，预热温度≥100℃。

4.4预热、焊后热处理或其他局部加热，温度不应超过600℃。施焊前，应对主要部件的组装进行检查，有偏差时应及时予以校正。焊缝区域要根据材料类型和部件厚度充分预热。如果引入热量少或者热量散失快，工作件必须预热，如果局部温度过高也会影响机械性能，施焊时应避免这些情况。

5、塔筒塔筒与法兰、塔筒与塔筒、塔筒与门框焊接前，应按JB4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》进行评定，制定焊接工艺文件。产品的施焊范围不得超出焊接工艺评定的覆盖范围。

5.1对δ=12㎜、δ=28㎜筒节，以每十台为一个批量。试板的尺寸按技术工艺制作，对接形式与筒节纵缝相同，与筒节纵缝点焊在一起，共同施焊。试板两端设置收、引弧板。

焊接完毕后，在试板部位进行射线探伤，其余进行超声波探伤检测。

焊接试板按JB4744—2000《钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验》检验合格，方可进行其类似焊缝的焊接。

5.2应按照焊接工艺评定、试板检验合格，确定该项目的焊接工艺规程。

三、结束语

该项目要求无损检验焊缝总计约2.12万米焊缝，按焊缝总长度计算，超声波检验一次合格率超过99.8%以上；分别按焊缝纵环数量计，共计2968条，一次检验合格率达98.7%；射线探伤按片子数量计，共计3610张，一次合格率超过97%，未出现二次返修情况，一次返修合格率100%。整个焊缝的内在质量合格率100%，外观一次合格率超过98%，出厂合格率100%。塔筒外形尺寸合格，质量优良。塔筒检验、验收资料规范，并达到质量优良。