风电塔筒厚钢板焊接工艺参数分析

钢结构制作安装与机电工程　一表２　埋弧焊常用焊丝　　焊丝牌号　Ｉ　Ｃ（％）　Ｉ　Ｍｎ（　）　ＨＯ８Ａ　！　Ｉ　！　≤Ｏ．２０　　ｌ！　≤Ｏ．３Ｏ　ｌ　！　　！！Ｉ　≤Ｏ．０３０　Ｉ　！！　≤Ｏ．０３０　≤Ｏ．０２０　低锰焊丝　ＨＯ８Ｅ　≤Ｏ．１Ｏ　Ｏ．３０～Ｏ．６Ｏ　≤Ｏ．０３　≤０．２０　≤Ｏ．０２０　ＨＯ８Ｃ　Ｈ１５Ａ　Ｏ．１１～Ｏ．１８　０．３５ｔ０．６５　≤Ｏ．１０　≤０．２０　≤Ｏ．１０　≤Ｏ．３０　≤Ｏ．０１５　≤０．０３０　≤Ｏ．０ｌ５　≤Ｏ．０３０　中锰焊丝　高锰焊丝　Ｈ１ＯＭｎ２　≤Ｏ．１２　１＿５Ｏ～１．９Ｏ　≤Ｏ．０７　≤Ｏ．０３５　ＨＯ８Ｍｎ２Ｓｉ　≤０．１１　≤Ｏ．０３５　１．７０～２．１０　０．６５～０．９５　≤０．２０　≤Ｏ．３０　≤Ｏ．２０　≤０．０３０　≤０．０３０　ＨＯ８Ｍｎ２ＳｉＡ　１．８Ｏ～２．１０　表３　牌号　焊剂类型　ＳＪ常用烧结焊剂　组成成分（　）　ＳｉＯ２＋Ｔｉ０ｚ（２５）、ＣａＯ　４－ＭｇＯ（３０）、　Ｏ３　－ＭｎＯ（２５）、ＣａＦ２（２Ｏ）４　碳当量公式计算材质碳当量为　Ｃｅｑ（ＪＩＳ）＝Ｏ．１８％＋１．７　／６＋Ｏ．５Ｏ％／２４＋　Ｏ．１５　／１４＝０．４９５　１０１　氟碱型　Ａ１ｚ由于碳当量超过０．４９　，所以依据ＪＩＳ标准焊前必　须进行有条件预热，具体预热标准见表４　ＳＪ３０１　硅钙型　ＳｉＯ２　４－ＴｉＯｚ（４０）、ＣａＯ　４－ＭｇＯ（２５）、　Ａｌ２０３４－ＭｎＯ（２５）、Ｃａ　（１Ｏ）　表４　板材厚度（ａｍ）ｒ　≤２４　焊前预热温度简表　不同温度下的预热温度　不低于一１０￣Ｃ时不预热，低于一１０＂Ｃ时预热１００　～ｓＩ４０１　硅锰型　ＳｉＯ２　４－ＴｉＯ２（４５）、ＣａＯ　４－ＭｇＯ（１０）、　Ａ１２Ｏ３　－ＭｎＯ（４０）４　ＳＪ５０１　铝钛型　ＳｉＯ２　４－ＴｉＯ２（３０）、ＡｌｚＯ３　４－ＭｎＯ（５５）、　ＣａＦｚ（５）　１５０℃　２５～ＳＪ５０２　铝钛型　ＳｉＯ２十ＴｉＯｚ（４５）、ＣａＯ　４－ＭｇＯ（１０）、　Ａｌ２ｏ３　－ＭｎＯ（３Ｏ）、ＣａＦｚ（５）　４４Ｏ　不低于０￣Ｃ时不预热，低于０Ｅ时预热１００　～１５０℃　≥４Ｏ　均需要预热１００￣１５０＂Ｃ　缝夹渣等缺陷。基于以上原因，Ｑ３４５Ｄ材料焊接时选择　Ｈ１０Ｍｎ２焊丝和ＳＪ１０１焊剂配合使用，焊剂中的锰硅比　为１：１，可以生成易于浮出的ＭｎＯ・ＳｉＯｚ的同时并不影　此预热标准是由长时间的生产经验总结而成，对实　际生产具有重要的指导意义。　预热温度的测量采用红外线测温仪，在距离焊缝中　响焊缝中Ｍｎ的含量，最大限度地保证焊缝质量。　２．３坡口形式选择　坡口形式直接关系到焊接质量的好坏，同时对焊接　变形也有较大影响。厚钢板焊接时必须加工坡口，根据　心约５０ｒａｍ处测量为宜，测量部位不能修磨，尽量避免　对测量温度的精度产生影响。　３焊接工艺参数　厚钢板焊接工艺参数的选择应首先保证焊接质量，　达到相应的焊缝类别，并保证采用ＲＴ或ＵＴ探伤合格。　在此前提下选择合适的焊接工艺参数，并最大限度地提　高生产效率。同时考虑不应用过大的工艺参数，否则会　增加热输人，增大钢板的热膨胀和冷收缩幅度，产生　焊接条件选择合适的坡口形式，如Ｘ形、Ｖ形、Ｙ形　等，坡１：３角度结合焊接方法和预变形量综合考虑。基于　对经济效益和焊接质量等因素的考虑，压力钢管厚钢板　埋弧焊焊接时采用Ｙ形坡口，钝边６～８ｒａｍ，对接坡口　角度为５５。～６Ｏ。，背面清根方式，焊接时内外焊缝交替　焊接。　由于压力钢管为内部过水，一般制造时内部要求平　滑，同时板厚变化要求过渡平缓，过渡要求为１：４。　较大的焊接残余应力，同时还有可能造成焊缝中有益　元素的烧损，形成组织晶粒粗大，危及焊缝的力学性　能。内部焊缝首批焊接时，焊接电流过大还容易造成　烧穿，电压过大则可能造成药皮脱落困难，增加焊接　缺陷出现的概率，因此应严格焊接工艺参数。具体工　艺参数见表５。　２．４焊前预热　依据１３本ＪＩＳ和ＷＥＳ标准规定，当碳当量超过　０．４９　时钢的淬硬性较大，或板厚超过一定厚度、环境　温度低于某一温度时，焊前应进行必要的预热，根据其　・９１　・　簟—＿蠢　水利水电施工２０１５・第１期总第１４８期　表５　焊接工艺参数　焊剂牌号　ｓＪ１０１　焊接速度　（ｃｍ／ｍｉｎ）　ｌ　１　５５０～５８０　２８～３０　３０～３２　焊丝牌号规格　Ｈ１０Ｍｎ２、ｄ４．０ｍｍ　５焊接检验　５．１超声波（Ｕ，Ｉ’）探伤检验　按风电塔筒制作技术要求，简体纵缝、环缝均为一类焊　缝。所有纵缝、环缝采用Ｕｒ进行了ｉ００　探伤检验合格。　焊接批次　顺序　焊接电流（Ａ）　焊接电压（Ｖ）　２　２　５８Ｏ～６２０　３２～３６　３２～３４　内缝　中间层　５　盖面层　７　１　２　３　４　６２Ｏ～６５０　５８Ｏ～６２０　５８０～６２０　６２Ｏ～６５Ｏ　３２～３６　３２～３６　３２～３６　３２～３６　３２～３４　３０～３２　３Ｏ～３２　３２～３４　５．２　ＲＴ射线检验　按风电塔筒制作技术要求，简体纵缝与环缝相交处地丁　字接头要求１００　ＲＴ探伤检验，按一类焊缝检验合格。　外缝　中间层　６　盖面层　８　６２０～６５０　５８Ｏ～６２Ｏ　３２～３６　３２～３６　３２～３４　３０—３２　６结束语　通过对河南省陕县雷振山风电场２．ＯＭｗ风力发电机　简体厚钢板焊接工艺的研究，确定了合理的焊接工艺参　数，并在施工过程中进行了严格控制。该项目Ｑ３４５Ｄ厚　注表中根据板厚不同情况，中间层适当调整。　４焊接过程注意事项　焊前需将坡Ｉ＝Ｉ、焊道周围的油污、水分、氧化铁等　钢板共约２３００ｔ，近５２００ｍ焊缝，ｕＴ一次探伤合格率达　９８　，ＲＴ一次探伤检验合格率达９９　，外观检验合格，　达到规范要求，保证了整体工程质量。　实践证明，厚钢板焊接时，只要正确选择焊接工艺　参数，注重焊接环境温度，做好焊接准备工作以及规范　操作，均可达到理想效果。此工艺已成功应用于金风科　技股份有限公司设计的山西平鲁风电场、内蒙古洪格尔　风电场等项目１．５ＭＷ级的筒体焊接。　杂质清理干净，点焊部位用角磨机修磨，以防止焊接时　出现未熔合、夹渣、气孔、裂纹等缺陷。　背面碳弧气刨清根时，应清到可见内部焊接填充金　属。清根完成后，用角磨机磨光，清除气刨渗碳层。　每层焊完后应认真清除熔渣，如发现表面存在缺陷，　应用砂轮清除后进行补焊，并修磨平整，再继续施焊。　（上接第８９页）　３．２．４试验结论　（２）由业主、设计、监理、施工单位四方参加的“左　岸ｌ～６号坝段压力钢管焊接工艺评定工作总结”：对于　两项试验结果均表明，在室温未进行预热的条件下，试　验结果焊接裂纹率均为零，从而证明该钢板抗冷裂性能优　良，焊接胜能良好，在室温条件下可以不进行预热焊接。　ＮＫＫ一６１０Ｕ２／６０ｍｍ厚的高强钢，通过公式计算预热温　度接近５０￣Ｃ，四方推荐材料预热为５Ｏ℃。　综上所述，考虑到工程施工影响因素的复杂性，最　４技术咨询　向钢板生产厂家、焊条生产厂家、承担有同类工程　终确定不同厚度的钢板采取表７中焊接预热温度。　表７　的单位及焊接专家进行了咨询，听取并借鉴了他们的成　功经验，综合各方的意见后确定了６０ｋｇｆ／ｍｍ。级高强度　钢板的焊接预热温度。　（１）根据日本ＮＫＫ公司的推荐，ＮＫＫ一６１０Ｕ２钢板　的焊接预热温度不低于２０￣Ｃ，层间温度为２Ｏ～２００＋Ｃ。　３４　三峡压力钢管高强钢板焊接预热温度　预热温度（℃）　７Ｏ～１００　钢板厚度（ｒａｍ）　４６￣６０　环境温度（℃）　＜Ｏ　５０～７０　≥Ｏ　不预热　≥２Ｏ　即气温２０￣２５℃以上时，板厚６０ｍｍ以下的钢板不需特　别预热，但应注意以下事项：　１）蒸汽分压应在２５ｍｍＨｇ以下。　５结束语　试验表明，在不预热的情况下，焊接试验选用的焊　条，进行斜Ｙ形坡口焊接裂纹试验和窗型拘束试验均未　发现裂纹，表明该钢材的淬硬倾向很小，抗冷裂性能优　２）应进行良好的施工管理、焊接材料的管理。例如，　要将焊条放入携带保温桶中，才能拿到焊接现场；准备　充分的防风对策等。　３）在第二焊道焊接时，如果钢板温度不能上升到推荐层　间温度的情况下，需要进行层间温度的下限温度以上的预热。　４）气温低，多湿，其他条件恶劣时推荐进行５Ｏ～　７Ｏ℃的预热。　良，焊接性能良好。该钢板含碳量低，其Ｃ　值和Ｐ　值　均较低，因而具有优良的抗裂性能，同时又具有高强度、　高韧性综合的力学性能。采用确定的焊接预热温度，能　够节约能源，降低施工难度，提高焊接质量。目前电站　压力管道运行正常。　・９２・