风电塔筒法兰平面度与焊缝质量控制的研究
法兰板验收中平整度与平面度的质量控制

法兰板验收中平整度与平面度的质量控制一、前言风电项目中法兰板的应用较多,常见的有钢塔筒法兰、混凝土转换段顶法兰、钢转换段法兰、锚栓式基础上下分片式法兰、基础环的上下法兰等。
所有的法兰在焊接完成前或完成后均需对法兰受力面按设计要求进行加工,这就面临着一个质量检验术语:平面度、平整度。
很多工程师对这个两个概念容易混淆,认为是一个概念在工程中的不同叫法,这是一个错误理解。
我将从以下几个维度对平面度和平整度进行阐述,以期加深大家的理解,以便在后期的质量检查过程中进行合理检测及质量控制。
二、平面度、平整度定义平面度测量是指被测实际表面对其理想平面的变动量。
平面度误差是将被测实际表面与理想平面进行比较,两者之间的线值距离即为平面度误差值;或通过测量实际表面上若干点的相对高度差,再换算以线值表示的平面度误差值。
打表测量法是将被测零件和测微计放在标准平板上,以标准平板作为测量基准面,用测微计沿实际表面逐点或沿几条直线方向进行测量。
然后用测微计进行测量,测微计在整个实际表面上测得的最大变动量即为该实际表面的平面度误差。
这样说大家可能还是一头雾水,我再举个例子:假设桌面上有个一米见方的镜子,镜子表面是完全光滑水平的,把它视为一个标准的平面,然后我们用一把刀在镜子表面划上几道横七竖八的刻痕。
这些刻痕的顶部还是在一个平面上,底部沟槽处会有高低不平,沟槽最低处与最高处(标准平面处)的线值距离就是平面度误差值。
测量仪器:常用的测量仪器是百分表法兰面最高点假设平面百分表测量平面度平整度测量在土建工程中较多,主要有路面平整度、墙面平整度、基础平整度测量等。
平整度测量如测量平面以测量点的绝对水平高差为标准;如测量竖向平面则依靠靠尺和塞尺配合读取相应的塞尺数据为标准。
测量路面平整度的方法主要采用定长度直尺法,即采用规定长度的平直尺搁置在路面表面,直接测量直尺与路面之间的间隙作为平整度指标; 测量竖向平面时,检测尺侧面靠紧被测面,其缝隙大小用契形塞尺检测,其数值即平整度偏差。
基于风电塔筒法兰焊接措施的分析

基于风电塔筒法兰焊接措施的分析摘要:随着能源问题和环境问题越来越突出,风能资源越来越重要,成为环保的可再生能源。
现在,风电工业发展迅速,风力发电机组单机规划能力不断进步,塔架高度日益增加。
风电塔筒因为其结构紧凑,安全可靠,易于维护等长处。
以风力发电塔筒法兰为例,研讨了风力发电机塔式法兰的焊接工艺,提出了法兰焊接中的问题,提出改善的办法,从而提高焊接的质量。
关键词:能源;风力发电;焊接风电塔筒是风力发电的塔杆,在风力发电机组中发挥着重要的支撑作用,并对机组震动进行吸收。
风能向电能的科学化转化,能够为城市社会群体的生产生活提供便利,减少环境污染,降低煤矿使用量,实现城市能源结构的优化,与社会可持续发展需求保持高度一致。
风电塔筒是比较常见的一种塔架,具有良好的使用价值,结构稳固,外观简洁且便于维护。
法兰焊接是风电塔筒制造过程中重要环节,因此加强法兰焊接质量控制的研究分析,在保证风电塔筒稳定运行方面具有重要的现实意义。
1.塔筒法兰焊接工艺研究1.1风电法兰技术特征法兰用材是一种锅炉压力容器钢,碳、硫、磷等合金含量控制更为严格,韧性好,采用低合金,高强度钢Q345E/S355NL,工作环境温度接近-40℃,承受风力可达12级,对热处理的要求为正火,正火工艺通过细化晶粒,均匀组织,改善组织缺陷,提高锻件法兰的综合力学性能。
正火程度对组织影响较大,合适的温度使得晶粒细化,从而得到良好的性能。
温度过低,作用不大,温度过高,晶粒粗大,极易形成魏氏组织,使性能下降。
对锻件法兰改进前后的正火工艺进行了力学性能试验及组织观察,结果表明,采用适当的正火工艺可以获得综合力学性能较好的法兰。
风能资源受地形的影响较大,世界风能资源多集中在沿海和开阔大陆的收缩地带。
1.2改进塔筒法兰焊接工艺首先,选择内侧位置作为管节和法兰的坡口区域,科学选择接头参数,合理安排焊接顺序,保证塔筒法兰焊接工作的有序开展。
顺利将管节和法兰进行焊接,结束作业之后,可视具体情况开展火焰整形,促进塔架生产速度提高的同时,保证塔筒法兰焊接的角变形情况与设计规范相符,提升焊接质量。
风电塔筒制造质量控制技术研究

风电塔筒制造质量控制技术研究摘要:风电塔筒制造质量控制技术对进一步提高塔筒生产质量有着良好的促进作用。
为选择科学合理的控制工艺,充分把握风电塔筒的关键制造点,对制造中的各个重要环节进行有效控制,最终保证风电塔筒制造中产品各工序一次合格率达到99%以上,其余经过调校即可满足设计要求,法兰平面度、平行度等主要控制精度远高于规范要求,现场安装完成后100%穿孔,切实做到工艺执行方便、可靠,提高生产效率,保证风电塔筒的制造质量与施工进度,生产实践证明该控制措施可在风电塔筒制造中广泛应用。
关键词:风电塔筒制造;质量控制技术引言作为风电主要装备之一的塔筒,也需要从“产品设计、材料选用、加工制造、物流运输、现场安装”的全成本链进行降本优化,从而加强对风电塔筒制造质量控制技术的优化。
1风电塔筒设计要求塔筒是满足风机运行的结构性装备,需根据风机荷载要求和应用场景来确定适用性。
一方面是风机的大型化趋势,单机组功率提升需要更大的风轮直径带来更大的扫风面积,这就需要更高的塔筒来支持。
另一方面为了更好的提高风资源的利用,风能开发需要深入到中低风速地区,适应其高切变的特征,也需要更高的塔筒。
据测算,当风切变大于0.12时,采用高塔就有明显的经济性。
高塔设计需要考虑重量和尺寸,尤其是底段的筒体半径,这往往受限于道路的宽度和限高等通行条件。
同时,高塔筒还需要结合工厂的制造能力和项目现场的吊装能力。
“绿色供应链”是近年来兴起的新理念,国家设定单位GDP能耗和碳中和目标,需要企业控制自身供应链的能耗和污染来实现。
目前欧美大型企业普遍开始对供应商进行“绿色考核”,以VESTAS为例,其2020年全球供应商大会即以“可持续发展”为主题,提出自身产业链要实现“绿色制造”的目标,建立起供应商的能耗、物耗、排放的数据体系,以评定供应商的“绿色绩效”。
除上述几个方面外,风机的生产周期长达25年,塔筒呈现进入人的视觉感受约占到风电站总体的50%,需要有效的融进周边环境达成和谐统一,在很多地区风电不仅是一个能源建筑,更是地标建筑和景观建筑。
浅谈风力发电塔筒法兰平面度控制工艺

浅谈风力发电塔筒法兰平面度控制工艺摘要:风力发电塔架是风力发电机的一个关键支撑部件,它是由数段圆锥筒体依靠连接法兰组成一个锥形圆筒状结构。
由于每段塔架是由滚制筒体和连接法兰焊接而成,如何控制塔架两端连接法兰焊接后的平面度是塔架制作的关键。
本文分析了风力发电塔筒法兰平面度控制工艺。
关键词:风力发电塔筒;法兰平面度;控制工艺;塔筒作为风力发电机组的重要设备之一,其制作精度要求比较严格。
制造厂家在生产时认为其制造技术较为简单,未能引起足够的重视。
一、概述风能作为一种不产生任何污染的可再生能源,在自然界蕴量巨大。
开发风能占地少,投资期短,近年来在世界各地得到了迅猛发展。
塔架是风力发电机组的主要支撑部件,承受载荷包括风载荷、机组自重及由机组重心偏移引起的偏心力矩等。
其结构多为圆锥台形的钢制焊接圆筒,高度一般在50~100m之间,底部直径3~5米,顶部直径2~3米,筒体板厚不等,多在10~40mm变化,材质均为Q345级,多建在偏远风多的丘陵及沿海地带。
受运输和吊装的限制通常分段制作,段与段之间通过法兰采用高强螺栓连接。
由于塔架受力复杂,法兰的平面度直接影响法兰的结合程度和预紧状态,良好的结合才能更好的传递上部的力到基础,因而对法兰的平面度作出比较严格的要求。
二、风力发电塔筒法兰平面度控制工艺1.在下料过程中控制塔筒节扇形钢板的弦长、弦高、对角线偏差。
全部料坯下料前应对外形尺寸进行检查,完全合格后,进行批量下料。
每段塔筒中间节应预留焊接收缩余量,一般预留2-3毫米,与法兰连接的筒节在钢板下料时应预留修正余量,一般预留5-10毫米。
筒节卷制、组对、焊接过程控制其圆度。
一是在筒节卷制过程中,按照滚压线进行卷制,在这个过程中要注意对板面及卷板机上下辊进行清理,以防氧化铁等杂物对板材造成压伤;对接完成后,要用角缘磨光机对焊道及坡口两侧30mm内进行打磨处理,要求去除铁锈及氧化皮,露出金属光泽,然后实施打底焊,焊缝应均匀、规整,焊后对焊接飞溅等及时进行清理。
探讨风电塔筒制造技术及质量控制要求

探讨风电塔筒制造技术及质量控制要求摘要:在风力发电机组运行过程中,风电塔筒就是风力发电的塔杆,主要功能就是支撑风力发电机组,吸收风电机组的振动。
在风电机组运行中,塔筒的制作质量关系着生产安全,笔者结合多年工作经验,阐述风电塔筒制造技术,并深入分析质量控制要求,以期为相关人员提供借鉴与参考。
关键词:风电塔筒;制造技术;质量控制1 塔筒制造流程一般而言,风电塔筒的制作流程主要有钢板下料、卷板校圆、纵缝焊接、法兰拼装及焊接、环缝焊接、大节拼装及焊接、附件拼装及焊接、塔筒防腐、内饰件安装、包装以及装车运输等。
在制作流程中,必须对焊接操作进行质量控制,针对焊接处的焊缝进行探伤检测。
2 塔筒制造方案2.1 材料准备及检验对于钢板、法兰等原材料,在入库前要对其尺寸、厚度、外形等进行检验,检验其是否达标。
在初次检验合格后,还要抽取10%的钢板对其外形、尺寸进行超声波复检,质量达到所要求的标准方可入库。
而环锻法兰在初次检验合格后也要抽取10%进行超声波以及磁粉检测,确保两种检测方法下均符合要求,便可入库。
2.2 钢板下料一般情况下,钢板的下料过程要采用数控切割机进行操作。
操作前,要严格按照工艺的具体难度进行数控编程,并调试无误后才可进行下料工作。
在完成下料操作后,还要对钢板瓦片的方向、顺序等进行标记,同时还要对钢板号、瓦片编号等进行标记。
对于钢板的切割尺寸,其长度偏差要求在上下2mm以内,钢板宽度的误差要不超过2mm,对角线的误差不超过3mm。
对零件的环缝、纵缝的坡口等进行处理时,务必要严格按照工艺要求,且要将坡口及以其为中心的30mm范围打磨光滑。
2.3 卷板及校园在进行卷板操作时,要用长度为 1.2m的样板进行辅助控制,将样板与同体间的缝隙严格控制在2mm以内。
在完成卷板后,还要用气保焊对卷板与筒体坡口进行进一步的加固。
纵缝要求筒体间对接的间隙范围不超过2mm,错边量不超过3mm。
2.4 纵缝焊接在进行焊接时,要先焊接内缝,完成后再将背缝及其周围做彻底的清理,使其露出焊缝坡口的金属,然后再将其焊接起来。
风电塔筒法兰焊接方法探究

风电塔筒法兰焊接方法探究摘要:作为风力发电重要的基础设施,塔筒在实际的应用中发挥着至关重要的作用,对相关生产活动的持续进行带来了可靠的保障作用。
运用法兰焊接工艺完成相关的焊接操作时,由于不确定因素的存在,很容易造成风电筒法兰变形现象的出现,影响塔架组装的效果。
因此,为了增强风电塔筒的焊接质量,减少法兰变形造成的影响,需要对相关的措施进行深入地分析。
关键词:风电塔筒;法兰焊接措施;法兰变形;焊接质量;发电机1.风电塔筒制造工程中法兰焊接的相关操作方式为了完成塔筒组装的任务,需要对法兰及筒体进行必要的焊接操作。
由于风电塔筒焊接过程中主要采用焊接工艺,焊接操作中可能会出现法兰变形问题,需要技术人员对于相关的行业参考标准有着深入地了解,增强焊接技术的适用性。
塔筒法兰焊接操作的过程中,技术人员主要遵循的原则是由零到整,增强不同结构部件之间的粘结性。
由零到整的顺序主要是指先将塔筒简单的法兰结构及对应塔架上的焊接流程完成,然后再进行复杂的内部结构焊接。
这样的焊接顺序不仅增强了焊缝质量,也减少了相关资源的消耗量,增强了法兰焊接技术的适用性。
常用的法兰焊接工序主要包括:(1)确定具体的焊接位置,对塔筒内部的部分先进行焊接,进而对塔筒外部结构进行清根处理,留下一定的坡口。
一般情况下,这种坡口是V型坡口,使用火焰切割进行坡口的制作;(2)当完成塔筒内部结构的焊接后,需要对塔筒外部结构进行合理地焊接。
相对而言,塔筒法兰焊接工艺外部的焊接对于塔架的安全性能要求较多,主要是因为整个结构的体积较大,塔架的抗压能力必须保持在合理的范围内,可以承担超重的结构负荷。
同时,焊接缝的质量应该符合设计方案的具体要求,主要是指它的强度和韧性方面;(3)当所有的焊接工序完成后,需要对有关基础焊接工序相关的消氢工序温度进行有效地控制,最大的温度不应超过350摄氏度,平均温度控制在280摄氏度左右。
同时,为了确保相关技术实际使用的作用效果,消氢的时间也需要保持在合理的范围内:大约为120分钟左右。
风电塔架法兰平面度及平行度的控制

风电塔架法兰平面度及平行度的控制摘要:通过分析风电塔架制作过程中法兰平面度及平行度的影响因素,研究法兰平面度及平行度的控制方法和造成两项参数超差后的补救措施,为公司风电塔架制造过程关键参数控制提出了一些建议。
关键词:风电塔架;垂直度;同轴度;法兰平面度及平行度;控制1.影响法兰平面度及平行度的因素分析1.1筒节钢板的下料平截空心圆锥形筒节钢板下料需保证下弦长B±2;上弦长b±2;板宽(H1~H5)之差≤2;扇形板对角线差|M1-M2|≤3mm,见图1。
法兰平面度一次性合格率下降的制约因素之一就是钢板的下料尺寸达不到工艺要求,首要原因是数控火焰切割机本身精度的下降引起下料尺寸误差偏大,其次是数控火焰切割机的切割速度超出了板材厚度适用的切割速度,产生切割变形。
图1筒节钢板下料后尺寸测量位置示意图钢板下料精度未得到保证时,钢板在卷制后不能得到标准的平截空心圆锥体,从而影响整个塔段的同轴度及上下口的平行度。
1.2筒节的卷制筒节在卷制过程中,要求环向错口量最大不超出2mm(见图2)。
而在实际操作过程中,若钢板未按要求放正就进行卷制,就会引起环向错口量过大,会直接影响整个塔段的同轴度和上下口的平行度。
图2环向错口量1.3筒节的校圆筒节任意截面的圆度公差要求为:(Dmax-Dmin)/Dnom≤0.005式中:Dmax为测量出的最大内径;Dmin为测量出的最小内径;Dnom为所测量截面的公称内径。
筒节的圆度偏差可用内径弧长为D/6的矫正样板检查,间隙不应大于1.5mm。
与法兰对接的筒节,其在圆度偏差过大时进行组对,会在应力作用下使法兰产生扭曲变形,影响法兰的平面度。
1.4筒节的组对筒节在组对前要检查环缝对口错边量(见图3),其值d x≤0.1t+1mm,且最大不超过2.5mm,在测量对口错边量dx时,不应计入两板厚度差值,t为钢板公称厚度,mm。
环缝对口错边量过大等情况下若对相邻筒节强行进行组对,塔段会因焊接应力产生变形,从而影响塔段法兰平面度及平行度。
有关风电塔筒法兰焊接措施的分析

1 塔筒 制造 工程 中法兰焊接的操作方式
在进行焊 接操作时 , 为 了将 塔 筒 和 法 兰焊 的变形情况控制在设计规 范内 , 通 常 技 术 人 员都 会 采 用 从 零 到 整 的 焊 接 顺 序 , 先 把 单 体 法 兰 和塔 架上 的 环 焊 缝 把 和焊 接 完成 , 然 后 再焊 接 塔 筒 内部 焊缝 。 通 常 法 兰 焊接 要经历三道工序 , 第 一 个 工 序 是 焊 接 塔筒的 内围, 并 通 过 碳 弧 气 刨 对 塔 筒 外部 进行清根并做 出直角坡 E l 。 使 用 砂 轮 工具 打 磨直 角坡 1 7 1 。 第二、 第 三 道 工序 都 在 塔 架 的 外 部 实施 。 为 了 使 塔 架 能 够 承 担 沉 重 的 载荷 , 法 兰 焊 接 的 缝 隙 必 须 有 足 够 的 强 度 与 韧性 。 在 结 束 焊接 工序 后 , 主要 针 对 基 础 环下法兰后钢板 的焊接 。 消 氢 工 序 的 温 度 应 控 制 在2 0 0 ~3 5 0℃之 间 , 每次 消氢 必 须 持续l 2 0 ai r n [ 2 l 。 总之 , 在对 法 兰和 塔 架 进行 焊 合 拼 接时 , 必 须 控 制 好 焊 接 施 工 涉 及 的 各项 参数 , 这样才能保障风 电塔的建设 质 量。 表1 为法兰焊接施工的详细参数设置 。
很 有可能会造成 法兰变形情 况。 为 了提 高塔 筒焊接施工 的质量, 使风 电替 在建成 后能够安全 , 平稳地运行 , 该文对 法兰焊接 的优化方式进 行 了深 入 分 析 。 关键词 : 风 电替 法兰焊接 优化措施 中图分 类 号 : T G 4 5 7 文献 标 识 码 : A 文章编 号 : 1 6 7 2 - 3 7 9 1 ( 2 0 1 5 ) 0 1 ( c ) - 0 1 0 2 - 0 2
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风电塔筒法兰平面度与焊缝质量控制的研究
风电塔架是风力发电机的一个关键支撑部位,塔架有衍架式与圆锥筒体式。
目前最多的就是
后面一种,就是由数段锥形筒体,依靠法兰连接成一个高度60米到90米之间的锥形圆筒状
结构。
每段的筒体又是由不同厚度的钢板,卷制成筒节,通过焊缝对接组成。
由于塔筒是几
段筒体通过焊接的法兰无缝结合的。
且风电塔筒所承受的主要作用力有:风力作用在叶片上
的推力、扭矩、弯矩,舵机的压力、弯矩,内部电机的振动摆力,以及自身的重力。
这些力
通过焊缝与法兰上的高压连接螺栓承受传递。
如果法兰平面度差,高强度的螺栓就无法拧紧。
这就不单是质量问题也会带来安全隐患。
这说明如何控制法兰平面度是风电塔筒制作重点要
解决的。
1、法兰平面的质量要求
在制作风电塔筒中,法兰的平面度要求对不同位置的法兰它是不同的。
根据设计的图纸,每
段塔筒焊接后,法兰平面度的值要小于等于2mm。
但是对于上段的与风机舵机座相连的顶法兰面它的平面度值要小于等于0.35mm。
而且对于所有的焊后的法兰不允许有外翻现象的出现,只允许内倾值在0~1.5mm。
2、法兰焊后变形的原因分析
风电塔筒是由每块钢板卷筒,组对焊接而成。
每个筒节就类似一个圆台,它是由开好坡口后
的钢板卷制而成。
塔筒就是通过内外环焊接,从大圆台到小圆台这样焊接而成。
每段开头结
尾与法兰焊接,分为内环焊接与外环焊接。
当焊接内环时,热变形就产生法兰内环往下的拉力,这样就产生内倾现象(本身采购的法兰有一定内倾)。
焊接外环时同样的原理就会把法
兰外环往下拉出现外翻情况。
因此内环焊与外环焊的焊道数与顺序影响到法兰的外翻与内倾
及其大小。
筒节与法兰对接端面不平整,气刨焊焊缝不平齐,法兰焊接过程中就会有“波浪变形”,造成焊后法兰平面度差。
3、控制法兰变形的方法
3.1法兰焊接顺序
焊缝的焊接坡口是V型的,要防止法兰焊后内侧外翻,就需要有合理的焊接顺序。
即内外焊
缝交替进行,首先内环焊焊2道,然后外部用二氧化碳气刨焊清根,,再埋弧焊焊接外部完毕,最后再焊接内部环焊。
每道焊缝不间断,一次完成,保持受热的均匀。
如图3.1所示:
图3.1焊接顺序示意图
3.2钢板的坡口
钢板坡口工艺参数也影响到法兰的平面度。
V型坡口角度影响到焊接的焊道,对于不同厚度
的钢板打24°到26°,钝边为3-4mm的单边坡口。
控制火焰切割机,保证切割的平整一致。
坡口的表面,用打磨机剖光除去氧化渣。
如图3.2所示:
图3.2 钢板坡口图
在焊接过程中,也要控制好焊接的电流,电压与速度。
总结经验,选择合适的焊接工艺参数,尽量采用小的焊接热输入。
4、控制法兰平面度组对前应注意的问题
4.1严格控制进厂法兰的平面度
法兰进厂后不但要进行外形尺寸的检查,还需要用激光平面仪进行平面度测量。
检查是否符
合要求,平面度在0.35mm,内倾值为0~-1.5mm。
从第一步控制法兰的平面度。
图4.2 所示: 4.2控制好卷筒的质量
1)所有筒节的钢板下料全用数控切割下料,筒体下料尺寸偏差如图一及表二所示:
图4.2
表4.2(单位:mm)
2)用卷板机完成筒体卷制,采用弧形样板,在距端口200mm处检验圆度,每种筒节2件弧度样板(圆柱型筒节1件弧度样板)。
纵焊缝调至进料侧辊上,采用标准50厚样板进行压头,
用前支撑臂调整机构拉动或推进筒体侧壁,使纵焊缝合口,检验错边量和端面错口至合格,
控制筒体对接间隙1±1mm, 筒体对接焊缝错边量1.0mm,端面错口量允差:1.0mm, 圆弧样板
圆度允差:2mm/1200mm。
然后定位点焊,点焊纵焊缝,间距200mm,点焊长度200mm,
筒体两端直径测量,允差5mm,筒体长度测量,允差2.5mm。
3)法兰与筒节焊接时,应放在标准的焊接平台上,并用弧板焊死卡紧,尽量保证接触面不
留间隙,这样可以减少法兰平面的变形。
5、法兰焊接时应注意的问题
1) 焊后冷裂纹。
由于法兰是锻件,如果焊接工艺参数不合理,且强力组合,很容易造成环焊
完毕后一段时间,在靠近环焊缝附近、沿着法兰颈向出现纵向贯通的冷裂纹。
并且这种裂纹
有向刚度大的地方延伸的趋势。
而一旦法兰产生这样的裂纹是无法修复的因此要高度重视。
2) 针对法兰焊后热影响区出现裂纹要注意的问题:
A加强检测包括MT,UT进行裂纹探伤,对焊接接头要进行RT检查。
B组对过程中避免强力组对,产生过大的内应力。
C对焊缝口预热,并降低冷却速度与焊接应力,减少氢的扩散。
6、工程应用实例
6.1法兰平面度控制技术的应用
法兰平面度控制技术已应用的工程项目有:永州江华风电项目,16套2000KW塔架。
郴州南山风电项目,25套2000KW塔架。
桂阳来溪风电项目,15套2000KW塔架。
6.2法兰平面度控制技术应用效果
按图纸设计要求法兰平面度值小于等于2mm,内倾值小于1.5mm为合格。
用ProFlange激
光平面度测量法兰平面度,以来溪风电项目为例:平面度值为0.7mm,内倾值为0.662mm,
符合要求。
7、结语
在制作中严格控制工艺质量,采取合理的措施是可以控制法兰平面度值与内倾值的。