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解析风电塔筒法兰外翻变形的控制工艺摘要：随着能源问题与环境问题的日益突出，风能资源作为一种清洁环保可再生能源，其重要性越来越高。
当前，风力发电产业获得快速发展，风电发电机组单台设计容量增加，其对塔架的高度要求越来越高。
管塔式塔架因其结构紧凑，安全可靠，便于维护等优势，在风电发电塔架设计中应用较为广泛。
关键词：风电塔；法兰外翻变形；控制工艺在风力发电装备中，风力发电塔架具有十分重要的，不可缺少的作用。
它在整个发电过程中起着连接风机各个关键装置的作用，要担负起叶片转动过程中产生的各种压力，冲击，以及电机的震动还要调整受力过程中的摇摆。
发电塔架经过3、4段直筒或锥筒联合在一起构成的。
因为每一节塔架是将滚制筒与法兰通过焊接的方式连在一起的，所以。
最重要的是在焊接之后要调控好平面度。
要是在制作过程中操作不当，将不利于风力发电机的正常运作，造成机械破损．降低机械设备的工作效率，缩短机械设备的寿命。
1 传统工艺及存在问题1.1传统工艺为了使法兰与筒体焊接后的内倾量满足设计要求，传统工艺是将 2个合格的法兰通过刚性固定法连接，找正法兰与筒体的位置后，再焊接成为一个整体。
传统工艺实现的方法通常有 2 种：第 1种方法是将两法兰用螺栓连接在一起，在2个法兰之间、螺栓内侧均匀垫上 2mm 厚的垫片，拧紧螺母并找正法兰和筒体的位置后，实施法兰与筒体的焊接，然后将螺栓拆除。
第 2 种方法是先在两法兰内壁均匀焊接 8 ～ 10 块连接钢板，将两法兰固定在一起，然后找正法兰与筒体的位置后，再进行焊接，最后将连接钢板去除。
1.2存在问题不管采用以上哪种方法，由于焊接应力的作用，当将螺栓或连接钢板去除后，均会出现一个共性问题，那就是法兰出现外翻变形，不能满足相关的设计要求。
由于受法兰外翻变形的影响，采用第 1 种方法焊接后，拆卸螺栓非常困难。
采用第 2 种方法焊接后，必须割下连接钢板，打磨和抛光焊点，同时还必须进行探伤检测等，这样使得工艺繁琐，生产效率较低。
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。
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。
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。
风力发电机组塔筒法兰焊接方法研究摘要风力发电塔筒法兰的外形尺寸较大，传统的整体法兰制作方法存在制作周期长、材料利用率低、锻造和加工成本高的特点。
现指出拼焊法兰的分析研究，收到了很好地效果。
关键词：拼焊法兰焊接工艺变形前言风电作为一种可再生能源，具有占地少、投资少、周期短、经济效益好等特点，根据累计市场份额和国家能源分析，风电是今后电力发展的主导方向，随着今年日本地震核泄露，三峡节流生态破坏，风电作为清洁能源从新被提上了一个高度，从整个行业角度，风电行业的发展，空间巨大。
从整体情况上看，风电在中国一直在以超乎业内人士预料的速度发展，在经济快速增长和电力需求增加的大背景下，风电在中国的迅猛发展是必然结果。
风电产业的迅速崛起在中国应对能源结构多样化、环境保护和节能减排挑战等问题上都能发挥极大作用。
因此，我们认为中国仍将是未来全球风电市场的生力军。
认为风电作为目前最为成熟的新能源产业，未来的发展会保持高速增长。
目前国内外已安装的风力发电机组大多采用的是钢制塔筒。
总高60米左右，一般分3-4节，每节之间用法兰进行连接，重量普通的在100T 左右，一现有风电发展模式一直在向大机型方向发展，塔筒的厚度、重量也在不断的增大，为保证塔筒节与节之间能够稳定连接，对连接法兰提出了较高的要求，除了在加工过程中对法兰进行尺寸控制外，还需要确保法兰的各项力学性能达到相关的标准要求。
本文就法兰焊接技术的应用作一介绍。
塔筒法兰焊接工艺为了保证法兰与筒体焊接后的角变形符合要求，采用单个法兰、筒体对接电焊后组成一体的焊接方法，下图为对接示意图。
焊缝结构示意图采用埋弧自动焊,直流反接,焊丝牌号为H10Mn2,焊丝直径为Φ4,焊剂为SJ101,焊机采用MZ9 -1250自动弧焊机配以ZD5 - 1250型弧焊整流器. 第一层先焊开坡口侧即外侧,背面即内侧用碳弧气刨清根,挑成U型坡口,清根完成后用砂轮和角向磨光机打磨坡口及两侧20mm宽范围至见金属光泽,以清除氧化物和碳化物,防止出现夹渣、裂纹等缺陷,在内侧焊第二层和第三层. 因为塔筒承受的载荷部分为疲劳载荷,要求焊缝具有较高冲击韧性,故焊后需立即进行消氢处理,加热温度为200℃～350℃,保温2h左右. 焊接工艺参数见表1. 利用焊接顺序、坡口大小和焊接线能量三者来控制焊接应力,从而控制法兰焊后的角变形. 法兰焊接完成后对焊缝进行外观检测,合格后进行100%超声检测. 最后检查法兰角变形量,不符合要求时,采用火焰加热的方法整形,以保证法兰内倾0～1. 5mm的角变形要求.3 存在问题(1)由于先焊法兰外侧，而内侧又用碳弧气刨清根，使得清根和清根后的坡口打磨极不方便，增加了焊工的劳动强度，影响工期。
风电塔筒制作法兰平面度控制摘要：本文笔者结合多年的风电塔筒制作经验，对风电塔筒法兰与筒体的组焊工艺进行了优化改进，特别是采用法兰加工预留内倾量方法，有效地控制了法兰平面度，使得一次性合格率达到了90%以上，提高了生产效率，降低了成本，同时有效地消除了反复刨焊造成焊缝外观质量差，焊缝成型不好的现象，提高了产品外观质量和内在质量。
关键词：焊接；平面度；法兰内倾；法兰外翻；焊接变形1、塔筒制作法兰平面度控制1.1 在下料过程中控制筒节扇形钢板的弦长、弦高、对角线偏差（1）所有料坯下料前检查外形尺寸，经质量检查合格确认后，方可批量下料。
（2）每段塔筒中间节预留2～3mm 焊接收缩余量，与法兰连接的筒节在钢板下料时预留5～10mm 修正余量。
（3）δ≤14mm 壁厚的钢板可以不开坡口外，其他壁厚的钢板开23°坡口，预留5.0～7.0mm 钝边；与法兰连接的筒节开23°坡口，留5.0~7.0mm 钝边。
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。
1.2 筒节卷制、组对、焊接过程控制其圆度（1）筒节卷制时，按滚压线进行卷制，卷制过程中注意清理板面及卷板机上下辊，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CO2气体保护焊，其焊缝应规整、均匀，焊后及时清理焊接飞溅等；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。
（2）在筒节卷制中严格控制压延次数，筒节的周长误差控制到最低值。
（3）相邻筒节的组对，纵缝错位180°，环缝对接前应进行管口平面度修整，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。
（4）单节筒节卷制不允许出现死弯，卷形过程中用弧形样板多次检查其圆度，不允许卷过量，直径尺寸偏差控制在±3mm 以内，卷形后筒节两头用十字拉筋支撑，才能进入下道焊接工序。
风电塔筒法兰焊接变形控制的工艺措施分析
发表时间：2018-07-09T10:32:51.313Z 来源：《电力设备》2018年第8期作者：王令宾[导读] 摘要：随着不可再生资源的不断减少，我们为了节约资源，发电的方式有了很大的改变，例如可以通过水力、风力等可再生资源来发电。
广东水电二局股份有限公司
摘要：随着不可再生资源的不断减少，我们为了节约资源，发电的方式有了很大的改变，例如可以通过水力、风力等可再生资源来发电。
在风力发电设备中，它最关键的部件就是风力发电塔架，它连接着风机中的重要部件，它主要起到的是承受作用。
塔架中法兰的好坏会直接影响到风机的运行，所以对法兰的焊接工艺就成为了主要研究对象，根据查阅相关文献与资料，本文通过法兰焊接时要控制的三个指标入手来进行讨论与分析，希望对以后的研究可以有所帮助。
关键词：风力发电机、塔筒、法兰焊接、变形控制、工艺措施
影响法兰焊接的三个指标分别为：法兰的平面度、法兰的内倾量、法兰的椭圆度，在焊接过程中保证了这三个指标的完成，可以为我们带来很大的经济效益。
可是在我们平常的焊接工艺中常常会出现法兰外翻变形等现象，这就要求我们要根据筒体焊接过程中出现的问题，对传统工艺措施进行控制和改变，现在我们就根据法兰焊接变形的原因进行分析，提出有效措施，希望这些措施可以得到广泛的推广。
一、法兰的含义和作用
法兰，它是一个将设备中的轴与轴或设备与设备连接起来的零部件，主要用于管端部位，适用范围广阔，它可以适用于建筑工程、轻重工业、电力设备等等方面，零件材质为不锈钢、碳钢、镍钢等为主。
法兰主要分为三种类型：丝扣连接法兰、焊接法兰、卡夹法兰，通常在风力发电机的塔筒中我们主要采用焊接法兰。
需要注意的是，在使用过程法兰一般都是以成对的形式使用，根据不同的压力导致法兰的厚度和使用的螺旋都有所不同。
正如它的含义所叙述一般，法兰的作用是连接，轴与轴的连接或者设备与设备之间的连接。
二、风电塔筒焊接后对法兰的质量要求
由于不同的压力影响，设备中法兰这个零部件的厚度也会不同。
风力发电机中塔筒是通过三或四段的直筒或圆锥筒焊接形成的，这个焊接过程就需要通过高强螺栓把两端的法兰来连接起来，这样就完成了一个塔筒的建造。
在塔筒成段焊接中，要按照法兰的平面度、法兰的内倾量、法兰的椭圆度这三个标准来挑选适合的法兰，其中法兰的平面度要求顶法兰的厚度为0.8毫米，剩下的法兰为1.5毫米至2毫米之间，具体厚度按风机厂的要求为主；法兰的椭圆度为3毫米；所有的法兰在焊接后不允许有内翘的现象，只允许存在微小的内凹偏差，其中法兰的内翻顶法兰偏差不超过0.5毫米，其余法兰的偏差也不超过1.5毫米。
最后在焊接完毕之后，两端法兰的平行角度和同轴度，通过相关仪器测量圆周四个象限的斜边长的相对差值不超过3毫米。
二、法兰与风电塔筒焊接变形的原因
根据资料数据显示，我国各个风机厂的主要制造材料为低合金钢，法兰对低合金钢的含碳量要求小于0.45%，因为这时的焊接性能最好。
它的主要焊接工序为三个步骤：第一步是焊接风电塔筒的内围，并对塔筒外进行清根做出直角的坡口，对坡口还要用砂轮工具打磨平整；第二步和第三步为了让风电塔架有很好的载荷能力，我们要对塔架的外部进行焊接，法兰的焊接缝隙一定要保证有足够的强度和韧性。
可是在焊接过程中常常会出现法兰内翘、塔筒两端的法兰不在一个平行线上、焊接工艺不佳的问题。
1.法兰内翘：在焊接工序第一步中的清根环节会把焊接的内应力释放到外圈中，可是外圈的内应力在增大，就会之焊接截面不对称层次不合理，最后形成法兰内翘的现象。
2.塔筒两端的法兰不在一个平行线上：法兰都是以组对的形式出现，在组对前都会对两端的管口进行切割修正，有时不注意会修正的很不整齐。
为了保证两端在法兰在一个平行线上只能调整对接间隙，在调整过程中容易造成间隙过大或间隙不一致的现象。
3.焊接工艺不佳：当焊接出现间隙可以进行修补，可是没有按照严格的焊接顺序和控制好焊接电流、电压以及焊接的速度才是导致焊接工艺出现问题的主要因素。
三、控制风电塔筒法兰焊接变形的有效措施
（一）反变形法
根据不同风机厂的制作要求和图纸设计，我们可以在对法兰进行加工的时候就把它做成内倾，就算以后有内凹现象也可以起到缓解的作用。
需要注意的一点是，法兰的内倾量要根据和它相连接的板厚度来决定。
可能在焊接完毕后，法兰会出现回弹，这个回弹范围我们要控制在合理的范围内。
焊接的过程争取一次完成，避免出现间断。
（二）刚性固定法
当法兰和单一筒节组对完毕后，要和相匹配的法兰把在一起。
在这个过程中要注意两点：一是要选择特制的把紧工具；二是运用六个夹紧工具来分布。
这个方法比较简单，对于焊接的要求比较低。
（三）焊接顺序要合理科学
在焊接过程中一定要注意焊接的顺序先后，合理科学的焊接顺序是可以帮助我们加强其稳固性，减少变形的影响。
焊接顺序主要为：将法兰和塔筒的外圈对接整齐，用二氧化碳保护固定点焊→将外圈埋弧自动连续焊接两道→在内圈焊接处刨清根→对内圈埋弧自动连续焊接一道→外圈埋弧自动连续焊接两道加强稳固。
（四）选择适当的焊接方法和工艺参数
在焊接过程中，焊接热输入是影响其变形的一个重要因素，我们需要选择一个适当的焊接方法来避免这个问题，例如可以选择一个能量集中且热输入相对降低的方法来降低法兰变形的概率。
在焊接过程中还要时刻注意调节工艺参数，选择一个最精确的参数，注意输出的热能要一致。
（五）提高工作人员的素质和业务能力
企业可以多多为工作人员提供外出学习与交流的机会，随着科技的快速发展，新兴技术也在不断的提高。
很多工作人员或管理人员的能力还停留在传统工艺方面，更不上时代的步伐，不能对出现的问题给出很好的解决方案。
这就要求我们需要对其经常进行业务培训，提高他们本身的专业素质水平，提高他们学习知识技能的主动性和积极性。
（六）加强机器设备的维护和保养工作
机器设备在日常生产工作中一定会发生损耗，随着使用的年限变长，很多问题都会显现出来。
这就需要我们经常对机器设备进行维护和保养，防患于未然，如果设备年限太久经常出现故障，导致工程延期，那么我们就要及时更换设备并且积极引进新型科技设备与技术，以此来推动我国经济的快速发展。
四、焊接变形控制过程中应注意的问题
1.制造企业在采购法兰材料时，对多家供货商进行对比比较，选择质量优良且经济适用的一家，同时在材料入场前要严格把控检查材料的质量。
2.严格控制下料尺寸。
长度尺寸之差保证在2毫米之内，对角线之差要小于等于2毫米。
3.法兰的椭圆度在单节预制环节中，控制在3毫米以内。
4.组对方式采取无间隙组对，尽可能的避免强力组对。
5.在组对前，准备一个5平方米的平台。
这个平台主要用于法兰的组对，我们可以采用立式组对把法兰放置在平台上。
五、总结
综上所述，只要我们在生产过程中严格按照规格标准进行生产作业，严格把控每一道工序质量，那么就能很好的将法兰焊接的变形现象控制在适当范围中。
这就要求我们的生产工作人员始终保持着认真负责的工作态度，制造出质量优良的产品，为我国的经济发展做过相应的贡献，帮助我国取得很好的经济效益。
参考文献：
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