风电塔筒法兰焊接变形控制的工艺措施

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。

控制焊接残余变形的七大工艺措施1、利用反变形法控制焊接变形为了抵消和补偿焊接变形，在焊前进行装配时，先将工件向与焊接变形相反的方向进行人为的变形，这种方法称为反变形法。

反变形法是生产中最常用的方法，通常适用于控制焊件的角变形和弯曲变形。

2、用刚性固定法控制焊接变形利用夹具、支撑、专用胎具、定位焊等方法来增大结构的刚性，减小焊接变形的方法称为刚性固定法。

刚性固定法简单易行，是生产中常用的一种减小焊接变形的方法。

生产中常用刚性固定配合反变形来控制焊接变形。

3、选择合理的装焊顺序控制焊接变形同一焊接结构，采用不同的装焊顺序，所引起的焊接变形量往往不同，应选择引起焊接变形最小的装焊顺序。

一般采取先总装后焊接的顺序，结构焊后焊接变形较小。

4、选择合理的焊接顺序控制焊接变形当焊接结构上有多条焊缝时，不同的焊接顺序将会引起不同的焊接变形量。

合理的焊接顺序是指：当焊缝对称布置时，应采用对称焊接；当焊缝不对称布置时，应先焊焊缝小的一侧。

此外，采用跳焊法、分段退焊法等控制焊接变形均有较好的效果。

5、散热法散热法又称强迫冷却法。

就是把焊接处热量散走，使焊缝附近的金属受热面大大减小，达到减小变形的目的。

散热法有水浸法和散热垫法。

6、锤击法利用锤击焊缝使焊缝延伸，就能在一定程度上克服由焊缝收缩所引起的变形。

例如，薄板对接焊后会产生波浪变形，就可以用锤在焊缝长度方向上对焊缝进行锤击来克服其变形。

7、选择合理的焊接方法选用能量比较集中的焊接方法如CO2气体保护焊、等离子弧焊来代替气焊和手工电弧焊进行薄板焊接，可减小变形量。

文章来源：网络。

2018年10期技术创新科技创新与应用Technology Innovation and Application风电塔筒基础环双排螺栓孔法兰的焊接变形控制技术吴海宏（广东水电二局股份有限公司，广东广州511340）1概述近年来随着国家政策调整、电力需求量的增加及对环保工作的重视，风力发电作为清洁能源，在我国得到大力推广。

风电设备设计不断推陈出新，在塔筒设计方面更是创新推出双排螺栓孔法兰的连接形式。

我公司承接的广东石板岭风电场塔筒制造项目，其基础环上法兰便是采用双排螺栓孔法兰与第一塔筒螺栓连接的形式，要求基础环焊接后上法兰平面度小于1.5mm ，内外圈的内倾度均达到0-1mm 。

由于普通锻造法兰的焊接工艺不适用，在实践的基础上，本文对风电塔筒基础环双排螺栓孔法兰焊接工艺进行了深入分析总结，为同行业应用提供实践经验。

2影响焊接变形的主要因素由于法兰直径较大，在焊接过程中局部高温容易导致焊接热影响区母材及法兰的变形，以下从几个方面分析影响焊接变形的主要因素。

2.1焊缝与法兰面的距离焊缝与法兰位置不足50mm ，距离较短，焊接时必须控制焊接线能力的大小，避免施焊时局部受热不均引起焊接变形。

2.2焊接坡口的规格焊接坡口越大，需熔敷的金属便越大，热输入也越大，产生变形机会也越大。

在订购锻造法兰和筒体板材下料时，预先设定合适的坡口。

2.3组装间隙的大小由于下料等环节，可能导致管口不平整，在筒节与法兰组装时出现组装间隙过大或间隙不均，造成在焊接时金属填充量出现细微差别，从而引起焊接变形。

2.4焊接顺序焊接顺序关系到受热和冷却先后次序不同而产生焊缝膨胀和收缩不同，根据图1所示，法兰外圈完全处于自由变形状态，极易导致法兰外圈变形量超差。

图1双排螺栓孔法兰实物图2.5焊接工艺参数不同的焊接工艺参数关系到线能量输入的大小，线能量关系到热量的输入，直接影响焊接变形。

3制作过程先将下法兰与基础环筒体焊接合格后，将法兰置于专用组装平台上（如图2），并用双排高强螺栓将其锁紧，再将下法兰与基础环筒体的焊接件倒装在法兰上，进行非强制性无间隙组对，确保组装间隙均匀并且小于1mm ，筒壁与法兰错边量均匀且小于0.5mm 。

法兰矫形工艺T-305 1.总则1.1本工艺仅适用于风塔法兰与筒体焊接后法兰平面度或角变形超差的矫形。

1.2本工艺若与产品工艺文件相抵触时，以产品工艺文件为准。

2.一般规定2.1风塔法兰一般分为两种，带颈法兰或不带颈法兰，法兰与筒体焊接后，除上段上法兰外，其余法兰平面度一般为1.0-2.0mm，上段上法兰平面度要求为025-0.5mm，法兰均不允许外翻，只允许内倾，内倾尺寸为0-2.0mm。

2.2对于风塔平面度或角变形超差的法兰，需对法兰进行火焰矫形或刨开重焊，以使法兰平面度或角变形满足工艺要求。

3.法兰矫形工艺3.1带颈法兰的矫形3.1.1矫形前应先将角变形超差处用石笔在筒体上标出，并划出需矫形位置。

3.1.2法兰矫形时应安排有经验的人员进行矫形。

3.1.3用烤把对法兰进行加热矫形，加热时应在法兰R圆角处均匀加热，且加热时不得采取氧-乙炔割矩加热。

应避免对法兰与筒体焊道处加热。

加热时温度要控制在600℃以下，以免破坏法兰及筒体内部组织。

3.1.4加热过程中应用测温仪测量加热温度，以保证加热温度不超标。

3.1..5加热过程中不允许在加热位置处撒水降温及其它急冷方式降温，应采用自然缓冷的方式降温。

3.1.6降温后重新测量法兰角变形，看是否满足图纸要求，如不满足，可二次矫形，如超过二次，应报项目负责人重新制定方案。

3.2MT/PT检测法兰矫形后应对法兰加热矫形处做100%MT或PT检测，以检测有无裂纹，执行JB/T4730-2005中的Ⅰ级合格。

3.3不带颈法兰矫形3.3.1对于筒体厚度＞12mm的法兰采用火焰矫形，加热位置在焊道处，矫形工艺参见带颈法兰的矫形。

3.3.2对于筒体厚度≤12mm，如法兰外翻，应在变形处将内侧焊道用气刨刨开，深度按变形大小进行控制。

刨开后对焊道重新施焊，降温后重新测量法兰角变形，看是否满足图纸要求，如不满足，可二次矫形，如超过二次，应报项目负责人重新制定方案。

3.4无损检测不带颈法兰在矫形合格后，需对火焰加热处进行100% MT或PT 检测，以检测有无裂纹，执行JB/T4730-2005中的Ⅰ级合格。

风力发电塔架是风力发电设备的关键支撑部件，是连接风机的重要部件，它承受了风力作用在叶片上的推力、扭矩、弯矩、陀螺力矩、电机的震动及受力变化时的摆动。

它由３、４段直筒或圆锥筒通过高强螺栓将两端的法兰连接在一起组成一台塔架。

因此法兰的平面度、角变形和椭圆度的好坏将直接影响到风机的运行，影响风机设备的寿命。

法兰是成品锻件，从法兰厂出厂时已经做好正火和回火处理，因此如何控制好该三个指标，避免通过火焰矫形来控制平面度、内倾、椭圆度显得很有实际意义。

1塔筒焊接后法兰的质量要求塔筒成段后法兰平面度要求顶法兰０．８ｍｍ，其余法兰１．５￣２．０ｍｍ（根据风机厂要求有所不同）；法兰椭圆度为３ｍｍ；法兰内翻顶法兰０￣－０．５ｍｍ；其余法兰０￣－１．５ｍｍ。

2法兰与筒体焊接变形分析目前各风机厂采用的主体材料基本上为Ｑ３４５系列的低合金钢，法兰为Ｑ３４５Ｅ－Ｚ２５材料，要求碳当量小于０．４５％。

其焊接性较好。

法兰与筒节相焊后，圆筒环焊缝所引起的纵向残余应力σｘ取决于圆筒直径、厚度和焊接压缩塑性变形区的宽度，应力峰值随着圆筒直径的增大和板厚的减小而增大；而横向应力σｙ直接原因来自焊缝冷却的横向收缩；对厚板焊接接头中除有纵向和横向残余应力外，在厚度方向上还有较大的残余应力σｚ。

在上层或接近上层的多层焊缝中，存在较大的拉应力，见图１。

焊接变形分为加热阶段的变形和冷却阶段的变形。

在加热阶段，焊缝及近缝区温度很高，材料的自由热变形量为α１Ｔ，其值较大；而远离焊缝区域温度低，其α１Ｔ较小，焊缝区的自由热膨胀变形将受邻近低温区所约束而被压缩，使焊缝两侧较远区产生拉应力。

在冷却阶段，当焊缝冷却到室温时，由于焊缝附近残留一个压缩塑性变形区，产生回弹，成为剩余焊接变形，产生剩余应力，焊缝区被限制收缩而成为剩余拉力，焊缝两侧以远则为压应力。

3控制变形采取的工艺措施３．１采用反变形法根据风机厂的要求及图纸，在法兰加工时，将法兰加工成内倾。

内倾量要根据与法兰相连接的板厚而确定。

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。

风电塔筒法兰外翻变形的控制工艺摘要：介绍了风电塔筒结构及塔筒法兰设计要求，阐述了风电塔筒法兰与筒体焊接的传统工艺及存在的问题，针对焊后法兰出现外翻变形的现象。

在设计塔筒法兰时，采用了预留焊接反变形量的方法，对风电塔筒制造工艺进行了改进，通过试验表明，改进后的工艺简单实用、可操作性强，具有一定的推广价值。

关键词：塔筒；法兰外翻变形；控制工艺1.引言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10~30mm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。

由于法兰和筒体是通过焊接的方法连接在一起的，所以如何保证法兰与筒体焊接后的内倾量满足设计要求，便成为影响风电塔筒生产进度和保证塔筒质量的关键技术问题。

2.工程背景某企业承制了一批1.5MW管塔式风电塔筒，塔筒总高70m，由上、中、下3段和基础环构成，段与段之间依靠法兰用螺栓连接，整体形状为圆锥形筒体结构，外形如图1所示。

底部最大直径4010mm，顶部最小直径2955rma，筒体板厚由基础环44rma变化到顶部12mm，自身总质量为125t，筒体板材为0345E，法兰材质为$355NL-225。

图1 风电塔筒结构示意图风电塔筒不仅高度高，而且要承受来自其顶部机舱的几十吨的质量，同时风电塔筒通常被安装在风力较大处，工作环境复杂，因此要求其具有较高的稳定性。

为确保风电塔筒安装后的稳定性和使用寿命（一般为20a以上），对风电塔筒的制造质量提出了很高的要求。

法兰焊接防止变形措施法兰焊接是一种常见的连接方法，常用于管道、容器和机械设备的连接。

然而，在焊接过程中，由于热量的影响，会导致焊接零件产生变形，进而影响焊接质量和连接的可靠性。

为了解决这个问题，需要采取一系列的措施来防止焊接变形。

本文将介绍一些常用的法兰焊接防止变形措施。

一、合理的焊接顺序焊接顺序是防止焊接变形的关键因素之一。

一般来说，应从内部焊缝开始，逐渐向外焊接，并且要采用对称的焊接顺序。

这样可以避免局部热量集中，减少变形的可能性。

二、适当的预热与控制焊接温度预热是为了减少焊接时的温度梯度，提高焊接接头的可塑性，从而减少变形的可能性。

预热温度的选择应根据所使用的材料和焊接方式来确定。

同时，在焊接过程中，要严格控制焊接温度，避免过高或过低的温度造成变形。

三、采用适当的焊接方法选择合适的焊接方法也是防止变形的重要措施之一。

常用的法兰焊接方法有手工电弧焊、气体保护焊和埋弧焊等。

其中，气体保护焊和埋弧焊对于减少热输入和热影响区域较大，有利于减少变形。

四、使用焊接变形补偿技术在一些对焊接变形要求较高的场合，可以采用焊接变形补偿技术来解决。

常用的方法有预变形、冷却后加工和局部加热等。

预变形是在焊接前通过施加外力对工件进行适当的变形，以抵消焊接后的变形。

冷却后加工是在焊接完成后，对焊接接头进行冷却后的加工处理，以减少变形。

局部加热是在焊接后对焊缝局部进行加热处理，通过热胀冷缩的原理来减少变形。

五、合理的夹具设计和使用夹具的设计和使用对于防止焊接变形起到至关重要的作用。

合理的夹具设计可以减少焊接零件在焊接过程中的变形，保持焊接接头的几何形状。

同时，夹具的使用也要注意避免在焊接过程中施加过大的力，以免引起变形。

六、合理控制焊接速度和焊接层数控制焊接速度和焊接层数也是防止焊接变形的重要因素。

焊接速度过快会导致焊接接头温度不均匀、热应力集中，从而引起变形。

焊接层数过多会增加焊接时的热输入，加剧变形的程度。

因此，要根据具体情况合理控制焊接速度和焊接层数，以减少变形的可能性。

文件编号法兰焊接控制方案编制：审核：审批：******风电设备有限公司************目录一、总述┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 2二、过程控制┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 21、数控下料┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 22、坡口加工┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 23、加工模板┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 34、卷圆工序┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 35、校圆工序┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 46、组对控制┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 4三、带颈法兰与筒节焊接┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 5四、焊接后法兰平面度、内倾检测┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 5一、总述1、目的为保证风力发电塔架的法兰的焊后平面度，特编制本工艺。

2、适用范围本工艺仅适用于风力发电塔架与法兰焊接相关的过程控制。

（具体项目作具体补充说明与本工艺有抵触以补充说明为准）。

二、过程控制 1、数控下料：与法兰连接的钢板下料必须严格检验、确保下料尺寸精确。

钢板下料尺寸及允许偏差见下图。

允许公差要求如下：2、坡口的加工:采用CG1-30型半自动火焰切割机进行切割,使割枪与工件保持一定角度、距离。

对钢板的内侧坡口进行加工。

钢板开坡口允许公差α°F角度α公差 ±5° 钝边 F 公差±5°-1︿+1C|D1-D2| A B 0～+2≤20～+30～+3坡口的制作详见《排版图》，坡口外观质量要求：(1)、无明显的缺材，表面应光滑，不得为深度大于0.5mm锯齿形、波浪形；(2)、表面凹槽深度0.30---1.2mm宽度小于5mm 的沟痕允许间距2米。

深度大于1.2、或宽度大于5mm需补焊，并由质检部检测合格后，方可转入下道工序。

(3)、钢板割口应无割渣、飞溅等。

(4)、削薄区长度偏差0--+3mm。

风电塔筒法兰焊接变形控制的工艺措施分析摘要：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。

风力发电机组塔架法兰地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,每段高度在十几米至三十几米,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地平面度、平行度与焊接变形之间地矛盾.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地成功经验,可在今后类似工程地施工中加以推广应用.1.塔筒概述风电塔筒就是风力发电地塔杆,在风力发电机组中主要起支撑作用,同时吸收机组震动.海风风电塔筒风电塔筒地生产工艺流程一般如下：数控切割机下料,厚板需要开坡口,卷板机卷板成型后,点焊,定位,确认后进行内外纵缝地焊接,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面度检查,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,胎膜具地合理设计,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,体现了标准工艺地先进性和科学性.3 适用范围本工法适用于各类风电塔筒制造过程中地法兰组装和焊接,对塔筒整体制造质量控制有一定地指导意义.4 工艺原理4.0.1 在下料过程中控制筒节扇形钢板地弦长、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 法兰与筒节组装时,控制筒节管口平面度.4.0.4 法兰与筒节焊接时控制法兰地几何精度.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地特点,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,大大降低保证筒节地周长误差减小到最低值.制作工艺流程见图5.1.图5.1 工艺流程图5.2操作要点5.2.1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100mm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0.5mm,见下图5.2.1-1示意.图5.2.1-1 胎具与法兰接触平面图法兰固定胎具.由于塔筒有一定地锥度,各段塔筒其连接法兰直径是不一样地,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地需要.见图5.2.1-2.5.2.2 筒节制作1.筒节下料、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地对角线差不大于3.0mm、弦长公差为±1.5mm；每段塔筒中间节预留2～3mm焊接收缩余量,与法兰连接地筒节在钢板下料时预留5～10mm修正余量.3）δ≤16mm壁厚地钢板可以不开坡口外,其他壁厚地钢板开30°坡口,预留4.0～5.0mm钝边；与法兰连接地筒节开30°坡口,留2.0mm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.4）按滚压线进行筒节卷制,卷制过程中注意清理板面及卷板机上下辊,防止气体保护焊,其焊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,不开坡口地管节在管外壁打底焊.5）相邻筒节地组对,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,并检查管节对接地素线长度、对角线偏差值满足要求,以保证上下管口地平面度、同轴度.6）纵、环缝焊接按照焊接工艺评定执行.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,检查法兰颈地平面度.2）吊入筒节与法兰颈对接.对接前应检查筒节地圆度、管口平面度和周长,保证筒节与法兰周长差不大于 3.0mm；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 2.0mm.见上图4-2～3.气体保护打底焊,打底焊采取等距分段打底法,即断续、对3）组对后进行CO2称焊接,直至整条环缝打底完成,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,用工艺螺栓把紧,注意把紧螺栓地松紧度,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,连接法兰把紧时加厚度为3.0～3.5mm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2.0mm垫片进行焊接变形控制,垫片数量至少为8个,按法兰内圆圆周均布；法兰把紧应对称、均匀施力,同时法兰外缘结合严密.（见图5.2.2-3）.图5.2.2-2图5.2.2-34.分段筒节与法兰节1）组装方法.分段筒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地平面度公差,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地垂直度、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面,用激光找中仪测距,使两平行基准面平行度为0.5mm；基准平行面可以制作成滑移式轨道,以满足不同长度地分段节测量需要,同时也便于与法兰接触,直观地反映出法兰平行度误差,便于校正.具体见图5.2.2-4示意.图5.2.3-42）法兰节与分段筒节自然状态下组装,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 2.0mm以内.气体保护打底定位焊,其打底方法同上所述.定位焊后,对3）组装后进行CO2单段筒节两端法兰地平面度、圆度以及两法兰端面地平行度、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.焊接前对焊缝坡口及焊缝周围进行清理.气体保护焊,以减少热应力变形.正式焊接均2.塔筒焊接.焊道打底采用CO2采用埋弧自动焊.根据板厚及坡口大小,严格按照成熟地焊接工艺评定参数、焊层道数、电压、电流及焊接速度等参数操作.3.通过参考基准平行面,密切关注端面法兰变形情况,可以快捷地分析导致变形地应力点,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,避免产生新地应力变形.5.2.4 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0mm～-1.5mm；顶部法兰焊接变形控制在0mm～-0.5mm.2.由于法兰在采购订货时地厚度为+3/+1,因此,对于局部微量超差,可用角磨机或自制动力头铣面机找正.6 材料与设备6.1 材料塔筒材料应符合相关技术参数.甘肃白银平川捡财塘45MW风电特许项目发电机组30套塔筒主要材料见表6.1.表6.1 塔筒主材表6.2 设备塔筒制造施工中地设备配置见表6.2-1～表6.2-2表6.2-1 塔筒制造施工地设备配置表表6.2-2塔筒检测设备配置表7 质量控制7.1 制造过程中主要质量控制1.材料采购时审查法兰、钢板等地理化报告,以及钢板厚度、法兰几何尺寸.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.下料后扇形钢板地弦长.4.钢板卷制后地圆度.5.法兰与相邻筒壁装焊后尺寸,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,以及几何尺寸控制情况.7.法兰与分段筒壁装焊后尺寸,以及焊接变形控制、整体几何尺寸情况. 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和质量控制大纲,编制切实可行地检验计划,检验计划必须涵盖和贯穿材料地采购、下料、卷制、焊接、组装等制造全过程.主要控制见图7.2-1～图7.2-3.8 安全措施8.0.1筒节端口打磨修正时,应注意周围环境,无关人员应远离工作平台.8.0.2筒节与法兰组装时,锤击楔子时应注意伤手和划伤管壁,同时应注意用龙门吊固定内米支撑,防止滑落伤人.8.0.3吊装塔筒时,应设立安全警戒线,使人与塔筒保持安全距离.8.0.4焊接塔筒外环缝时,应将工器具放置在操作平台工具袋内,不得随身携带,以防跌落伤人.8.0.5采用电动工具和机械设备时,应保证线路绝缘并带漏电保护器（额定漏电动作电流值应符合临电规范）.8.0.6临时用电应符合《施工现场临时用电安全技术规范》地有关规定.图7.2-1图7.2-2图7.2-39 环保措施9.0.1严格执行国家有关法规、法令,保证国家和地方有关环境保护地法律法规及合同条款在施工期得到有效执行.强化建设“三同时”检查力度.定期检查工区环境保护设施（工程）与主体工程是否同时设计,污染处理设施地设计是否合理,做到心中有数,及时发现.9.0.2加强对雇员地环境保护教育,提高环境保护意识,杜绝“先破坏、后治理”地思想.9.0.2通过排污申报登记、监督检查等措施,对环保措施落实情况进行全方位监管,及时掌握污染情况,防止施工弃碴（如焊渣等）等阻碍施工区内地河、沟渠等水道,造成水土流失加剧.9.0.3工地施工现场和生活区布置足够地临时卫生设施.及时清理生产、生活垃圾,并将其运至指定地地点,进行掩埋处理,以保持施工现场和生活区地环境卫生.9.0.4严格控制施工噪声,在晚21时30分至第二日7时前,禁止进行用大锤敲打等板金作业.10 经济效益分析目前我国风电装机容量达260万千瓦,预计到2010年我国风电装机容量将达到500万千瓦,2015年达到1000万千瓦,2020年达到3000万千瓦.由此,2010年具备2兆瓦级机组塔筒1000套地制造生产能力,2015年具备3～5兆瓦级机组塔筒地2000套地制造生产能力.市场前景非常乐观,发展潜力巨大.法兰组装平台、塔筒对装胎架地使用对提高工效有明显作用.在对装胎架上筒节组对检验合格后马上就可以进行环缝焊接,不用再吊装挪动.塔筒法兰组装、焊接变形与总拼后整体塔筒直线度,即与控制连接法兰平行度和平面度之间地矛盾,一直是塔筒制造质量和制造功效地瓶颈,本工法较好地解决了这一矛盾,使塔筒制造效率得到很大地提高.国投甘肃白银平川捡财塘45MW风电场风力发电机组30套塔架地制作中,经过工艺措施地改进,塔筒生产强度由地每月生产5～6套增加到每月11套,并且制造质量优良,特别是在对法兰组装精度控制和焊接变形控制方面,取得了好地成绩,保证了出厂产品100%地合格率.且缩短了工期,取得了很大地经济效益,经与合同部共同核算,该工艺在本工程中取得了效益280万元.在国投酒泉第一风电有限公司地瓜州北大桥东风电厂33套塔架地制作中,由于采用了我分局在甘肃白银平川捡财塘风力发电机组塔架制作地成功工艺,塔筒生产强度每月达12套,并且制造质量优良,特别是在对法兰组装精度控制和焊接变形控制方面,同样取得了好地成绩,保证了出厂产品100%地合格率.且缩短了制造工期,取得了很大地经济效益,经与合同部共同核算,该工艺在本工程中取得了效益430万元.在本工法中,包含了一项工艺发明专利,在以后地风电塔筒制造中,将会发挥更大地作用,产生更大地经济效益.11 应用实例11.0.1 应用工程名称：45MW风电特许项目风力发电机组塔架.地点：甘肃白银平川捡财塘.开竣工时间：2007年11月至2008年6月.11.0.2 瓜州北大桥东风电厂33套塔架地制作地点：甘肃酒泉.开竣工时间：2009年7月至2009年11月.甘肃白银平川捡财塘45MW风电特许项目发电机组33套、瓜州北大桥东风电厂33套共7000吨地塔筒制造,塔筒系圆锥筒形焊接结构件,分段制造.制造在下料,卷制、对装、焊接、总装、防腐工艺过程中采用流水线作业形式,胎膜具地合理设计,大大提高了法兰组装精度,缩短了对装操作时间.该工艺具备可操作性,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,体现了标准工艺地先进性和科学性.实景效果照片：图11-1~2.图11.1 水电三局白银风电设备制造厂图11.2 塔筒制造中地数控下料图11.3 进行法兰平面度地检查图11.4 纵缝焊接图11.5 节间法兰埋弧自动焊接图11.6 塔筒节间组装专用工装平台图11.7 塔筒节间组装图11.8 组装完成待整体焊接图11-9 防腐前整体组装验收图11.10 防腐后地塔筒外观图11.11 防腐后地塔筒内壁图11.12 风电机组安装图11.13 白银风电筒制造首件验收会场图11-14 投运后地白银捡财塘风电机组。

风电塔筒法兰焊接变形控制的工艺分析发布时间：2022-10-24T08:20:21.289Z 来源：《中国电业与能源》2022年12期作者：阮承鹏[导读] 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保障作用，对相关生产活动的持续进行带来了可靠的保障作用。

阮承鹏南通泰胜蓝岛海洋工程有限公司江苏南通 226200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保障作用，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，影响发电设备的效果。

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，需要对相关的工艺措施展开深入地分析。

关键词：风电塔筒；法兰焊接措施；法兰变形；焊接质量前言：为了改善生态环境质量，提高清洁性能源的利用效率，可以完善风力发电基础设施，最大限度地减少相关污染物对环境的影响，优化我国的能源结构。

风力发电系统运行的过程中，对于风电塔筒的焊接质量要求非常高，客观地说明了控制好这种焊接技术的重要性。

鉴于此，本文首先介绍了风电塔筒制造工程中法兰焊接的相关操作方式，其次明确了风电塔筒焊接过程中存在的问题，最后针对风电塔筒法兰焊接变形控制工艺的有效措施展开了深入的剖析，仅供参考。

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生产任务，需要对所有的结构进行必要的焊接操作。

由于风电塔筒焊接过程中主要采用法兰工艺，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。

控制焊接变形的工艺措施一、控制焊接变形的工艺措施1、宜按下列要求采用合理的焊接顺序控制变形：1）对于对接接头、T形接头和十字接头坡口焊接，在工件放置条件允许或易于翻身的情况下，宜采用双面坡口对称顺序焊接；对于有对称截面的构件，宜采用对称于构件中轴的顺序焊接。

2）对双面非对称坡口焊接，宜采用先焊深坡口侧部分焊缝、后焊浅坡口侧、左后焊完深坡口侧焊缝的顺序。

3）对长焊缝宜采用分段退焊法或与多人对称焊接法同时运用。

4）宜采用反变形法控制角变形。

2、在节点形式、焊接布置、焊接顺序确定的情况下，宜采用熔化极气体保护电弧焊或药芯焊丝自保护电弧焊等能量密度，相对较高的焊接方法，并采用较小的热输入。

3、宜采用反变形法控制角变形。

4、对一般构件可用定位焊固定同时限制变形；对大型板厚构件宜用刚性固定法增加结构焊接时的刚性。

5、对于大型结构宜采取分部组装焊接、分别矫正变形后再进行总装焊接或连接的施工方法。

二、焊后消除应力处理1、设计文件对焊后消除应力有要求时，根据构件的尺寸，工厂制作宜采用加热炉整体退火或电加热器局部退火对焊件消除应力，仅为稳定结构尺寸时可采用震动发消除应力；工地安装焊缝宜采用锤击法消除应力。

2、焊后热处理应符合现行国家标准《碳钢、低合金钢焊接构件焊后热处理方法》的规定。

当采用点加热器对焊接构件进行局部消除应力热处理时，应符合下列要求：1）使用配有温度自动控制仪的加热设备，其加热、测温、控温性能应符合使用要求。

2）构件焊缝每侧面加热板（带）的宽度至少为钢板厚度的3倍，且应不小于200mm。

3）加热板（带）以外的构件两侧尚宜用保温材料适当覆盖。

3、用锤击法消除中间焊层应力时，应使用圆头手锤或小型振动工具进行，不应对根部焊缝，盖面焊缝或焊缝坡口边缘的母材进行锤击。

4、用振动法消除应力时，应符合国家现行标准《振动时效工艺参数选择及技术要求》的规定。

风电塔筒法兰焊接变形控制的工艺分析摘要：针对风电塔筒锻造法兰焊接变形控制相关内容，做了简单的论述。

由于塔筒作业环境较为复杂，对锻造法兰焊接质量的要求较高，若想达到加工等级，加强锻造法兰焊接变形的把控，有着必要性。

焊后变形控制是重难点，要做好变形控制分析，通过改进焊接工艺，应用先进的方法，以确保锻造法兰焊后的质量，确保能够满足生产的需求。

关键词：风电塔筒；锻造法兰焊接；变形控制；质量问题1.风电塔筒塔架的制造工艺（1）板材切割口的大小与焊接坡口都应在满足设计需求的前提下进行板材下料工序。

另外需要注意以下几点:①尽量进行成套下料，保障后续小拼装工序的进行。

②切割前后选用一致的记号做好标记。

③焊接坡口的大小与类型需要满足焊接工艺。

（2）确定好圆筒的圆度满足设计需求。

卷筒施工时需要注意以下4点:①处理压头时，需要按照设计要求进行压头与弧度的预留。

②样板卡弧的操作符合要求。

③卷板前需要清理卷板与操作环境。

④在筒体出现凹凸时，需要立即对其测量，若超过规定范围，立即舍弃。

（3）进行组拼单元与拼装法兰时，要保证法兰平面度与角变形量。

需要注意的是:①拼接过程中遇到纵缝拼接时，靠近筒节的纵焊接缝需要错开，且角度不得小于90°。

爬梯位置不能进行纵接缝的设置。

②环缝间隙需要均匀，间距也应该满足要求。

③单元筒节无法对接时不能过于强求，以免出现应力集中的情况。

④筒节与筒节对接时需要进行外边对接，保证不会出现偏差。

⑤筒体与法兰焊接时，角变形量和平面度需要满足标准2.筒体的卷圆、拼装与焊接2.1单节塔筒（1）筒体的滚制:使用三棍将下好料的单节塔筒壁滚圆。

滚圆的过程中需要确认单面Y形坡口的方向是朝圆内的。

在进行筒体滚圆时，还可以进行纵缝的组拼，将筒体的对接缝隙控制在1～2mm，错边量控制在1.4mm以下。

（2）塔筒的椭圆度的检测:将塔体进行卷制后纵缝焊接，然后回圆。

回圆成功后使用样板来进行筒体圆度与棱角度的检查。

样板弦长控制在1/3Di内，Di是为了可以将筒体的内圆直径检测出来。