风电塔筒法兰焊接变形控制的工艺措施

参 考 文 献
内 ， 角线 之差 小 于等 于 ２ ｍ。 对 ａ ｒ
（ ） 节 预制 时 ， 圆度 要控 制在 ３ ｍ 以内 。 ３单 椭 ｍ （ ） 用无 间 隙组对 ， 尽量 避免 强力 组 对 。 ４采 且 （ ）加 工 制 作 一 个 ５平 方 米 的 平 台 。 对 时 将 法 兰 平 ５ 组
接 方 法确 定 后 ，可 通 过调 节 焊接 工 艺 参数 来 控 制焊 接 热
口 。 。 Ｏ １ ｛
输 入 。焊 接 每 一 焊 缝 时 热 输 入 要 一 致 ， 一 层 都 要 用 小 的 每 热输 入 。
４ 应 注 意 的 问题
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在 法 兰 焊 接 变 形 控 制 中有 以 下 五 点 要 注 意 ： （ ） 好 法兰 材料 采购 关 ， 做好 人 厂检 验 。 １把 并
Ｔｈ ｏ ｅ ｓ Ｍ ｅ ｓ ｒ ｆ ｔ ｅ Ｆ ａ ｇ ｅｄ ｎ ｆ ｒ ａ ｅ Ｐｒ ｃ ｓ ａ ｕ ｅ ｏ ｈ ｌ ｎ ｅ Ｗ ｌ ｉ ｇ Ｄｅｏ ｍ －
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ＫＯ ＮＧ Ｆａ ｑ ａ ｇ ｎ ｉｎ
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 ， 法 兰 加 工 时 ， 法 兰 加 在 将 工 成 内 倾 。内 倾 量 要 根 据 与 法 兰 相 连 接 的 板 厚 而 确 定 。焊
它 由 ３ ４段 直 筒 或 圆锥 筒 通 过 高 强 螺栓 将 两端 的 法 兰 连 、
力
度 采 用 不 同 的焊 接 顺 序 可 以控 制 法 兰 的 内倾 。对 较 厚 的
钢 板 ， 焊 里 口 后 ， 外 口清 根 ， 完 后 ， 为 里 口焊 接 遍 先 对 焊 因
数 多 ， 口 焊 接 遍 数 少 。 造 成 法 兰 内 倾 多 大 。而 对 薄 板 ， 外 就
里 口焊接 一 遍就 能填 满 ， 口清 根 和 焊接 后 ， 成 法 兰外 外 造
从 上 到 下 ， 钢 板 厚 度 不 尽 相 同 。 一 般 来 讲 ，厚 度 范 围 为 １～ ０ ｍ 之 间 。 与 法 兰 相 焊 的 厚 度 也 不 尽 相 同 ， 的 可 能 ０ ５ｍ 薄
为 １ｍ ， 的 也 有 可 能 为 ３ ２ｍ 厚 ０多 毫 米 。 因 此 针 对 不 同 的 厚
接 在 一 起 组 成 一 台 塔 架 。 因 此 法 兰 的 平 面 度 、 变 形 和 椭 角 圆 度 的 好 坏 将 直 接 影 响 到 风 机 的 运 行 ，影 响 风 机 设 备 的
后 法 兰 有 所 向外 回弹 ，但 最终 内倾 数 值 符 合技 术 规 范 要
求 。同 时 每 一 层 焊 接 时 要 一 次 焊 完 ， 免 间 断 。 点 ： 艺 避 优 工 简 单 ， 于 操 作 。 缺 点 ： 前 是 否 可 以 加 工 成 内倾 要 符 合 便 焊
【 ｉｇａ Ｓ ａｔ Ｓｅｌ ｔ ｃｕｅ Ｃ ． ｔ Ｓ ａｄｎ Ｑｎ ｏ Ｑｎｄｏ ｈｎａ ｔｅ ｉ Ｓｒ ｔｒ ｏ， ｄ，ｈ ｎ ｏｇ ｉ＃ａ ， ｕ Ｌ
２６０ ６ ３ ０）
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３３ 采 用 合 理 的 焊 接 顺 序 ．
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 ， 缝 及 近 缝 区 温 度 很 高 ， 料 的 自 由 热 变 形 量 焊 材
（ ） 电塔 筒 为 避 开 风机 运 行 的共 振 频 率 ， 个 塔 筒 １风 整
设 计 要求 及 技术 规 范 。
ห้องสมุดไป่ตู้
寿 命 法 兰是 成 品锻 件 ， 法 兰 厂 出厂 时 已经 做好 正 火 和 从
回 火 处 理 ， 此 如 何 控 制 好 该 三 个 指 标 ， 免 通 过 火 焰 矫 因 避 形 来控 制 平面 度 、 倾 、 圆 度 显得 很有 实 际意 义 ： 内 椭
焊工操 作 。
６ 结 束 语
图 ３
（ ） 生 产过 程 中严 格 控 制 每道 工序 质 量 ， 做 好工 １在 并
３４ 选择 合理 的焊 接方 法 和焊 接工 艺参 数 ． 焊 接 热输 入 是影 响焊 接 变形 的关 键 因素 ，选 用 能量 集 中
和 热 输 入 较 低 的 焊 接 方 法 ， 有 效 的 降 低 焊 接 变 形 。在 焊 可
关 键 词 ： 兰 平 面 度 内倾 焊 接 变 形 控 制 法
风 力 发 电 塔 架 是 风 力 发 电 设 备 的 关 键 支 撑 部 件 ， 连 是 接 风机 的 重要 部 件 ， 承 受 了 风力 作 用 在 叶 片 上的推 力 、 它 扭 矩 、 矩 、 螺 力 矩 、 机 的震 动及 受 力 变 化 时 的摆 动 。 弯 陀 电
焊 完 ， 持 法 兰受 热 均 匀 ， 样 既 能 保 证 法 兰 的 平 面度 ， 保 这 又 能保 证法 兰 内倾 量 一致 ； 接 过 程 中控 制 焊接 线 能量 ， 焊
尽 量采 用小 的热 输入 。
（ 优 点 ： 快 生 产 流 程 ， 兰 的焊 接 可 以 整段 塔 筒 ４） 加 法 组 对完 后 ， 块 焊 接 ， 用 在 两 个 法 兰把 在 一 起 ， 少 工 一 不 减 序， 提高生 产效 率 。 点 ： 焊工 要求 较 高 。 缺 对 需要 有经 验 的
（ ２）下 料 尺 寸 控 制 要 严 格 。 长 宽 尺 寸 应 控 制 在 ２ ｍ ｍ
图 ４
序 质量 记 录 ， 兰 的焊接 变形 就能 控制 在容 许 的范 围内 。 法 （ ） 措 施 只要 认 真执 行 ， 兰 焊接 变 形 控制 效 果会 ２该 法 很 理想 ， 能取得 很好 的经济 效益 。 也
害 螺 丝 ， 能 造 成 螺 丝 拧 不 下 来 ， 兰 不 便 于 分 开 。 二 是 可 法
采 用 六个 夹 紧工 具 等分 布 置 。优 点 ： 法 简单 ， 电焊 要 方 对
求 不 高 ， 需 按 照 相 应 的 焊 接 规 程 进 行 操 作 。 缺 点 ： 整 只 对
目前 各 风 机 厂 采 爿 的 主 体 材 料 基 本 上 为 Ｑ ４ ｊ ３ ５系 列 的
翻
５ ２
现代制造技术与装备
２１第３ 总 ０期 ０１ 期 第２ ２
（ ２）解 决 由 于 板 厚 的 不 同 ， 造 成 法 兰 外 翻 或 内 翻 过
大 ， 要 采 取 一 个 合 理 的 焊 接 顺 序 ， 用 两 面 分 层 交 替 的 需 采 焊 接 方 法 。要 求 电焊 在 焊 接 时 ， 焊 完 一 遍 ， 要 用 铝 杆 每 需 进 行 测 量 ， 否 内 翻 ， 翻 多 少 ？ 却 后 能 回 弹 多 少 ？ 到 是 内 冷 做 心 中 有 数 。 然 后 焊 完 后 ， 保 证 法 兰 内倾 符 合 技 术 要 求 ， 能 而不需 要采 取热 矫形 。 （ ） 意 事 项 ， 接 每 一 道 时 中 间 不 能 断 开 ， 一 次 ３注 焊 要
弓 起 的纵 向残 余应 力 １ｘ取决 于 圆简 直 径 、 度 和焊 接 压 １ ３ ＂ 厚
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 ； 横 向 应 力 【ｙ 接 原 因 来 自焊 缝 冷 而 『直
Ｉ
却 的 横 向收 缩 ；对厚 板 焊 接 接 头 中 除有 纵 向和 横 向残 余
为 １ ，其 值 较 大 ； 而 远 离 焊 缝 区域 温 度 低 ，其 ｌ Ｔ Ｔ较 小 ， 焊 缝 区 的 自 由 热 膨 胀 变 形 将 受 邻 近 低 温 所 约 束 而
被 压缩 ， 焊 缝 两侧 较 远 区产 生 拉 应 力 。在 冷却 阶段 ， 使 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 ， 生 回弹 ， 为剩 余 焊 接变 ： ， 生 剩余 应 力 ， 缝 产 成 产 焊 区 被 限 制 收 缩 而 成 为 剩 余 拉 力 ， 焊 缝 两 侧 以 远 则 为 压 应
工 艺 与 装 备
５ １
风 电塔 筒 法 兰 焊 接 变 形 控 制 的工 艺 措 施
孔 凡 强
（ 岛 山 泰 钢 结 构 有 限 公 司 ， 岛 ２ ６０ 青 青 ６ ３０）
摘 要 ： 力 发 电塔 架 法 兰 焊 接 时 需 要 控 制 三 个 指 标 ： 兰 平 面 度 、 兰 角 变 形 （ 内 倾 量 ） 法 兰 椭 圆度 。 风 法 法 即 、
应 力 外 ， 厚 度 方 向 上 还 有 较 大 的 残 余 应 力 ｚ 在 上 层 在 。 或 接 近 上 层 的 多 层 焊 缝 中 ， 在 较 大 的 拉 应 力 ， 图 １ 存 见 。
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图 ２ 刚 性 固 定 法
图 １ 厚 板 多 层 焊 沿 厚 度 上 的 应 力 分 布 （ 别 为 ｏ ｏ 分 ａ ）
１ 塔 简 焊 接 后 法 兰 的 质 量 要 求
３ ２ 采 用 刚 性 固 定 法 ． 法 兰 与 单 一 简 节 组 对 完 后 ， 之 相 配 对 的 法 兰 把 在 一 与 起 。 这 儿 要 注 意 两 点 ： 是 需 要 用 特 制 的 把 紧 工 具 。用 螺 一
塔 筒 成段 后 法 兰平 面 度 要求 顶 法 兰 ０８ｎ 其 余 法 兰 ．ｒｍ，
放 在平 台上采 用 立式 组对 。
５ 工 程 应 用 实 例
５ １ 应 用 实 例 ．
【］陈伯 蠡 ， 接工 程 缺欠 ． 京 ． 械工 业 出版社 ， １ 焊 北 机 第二 版
１１ 陈 祝 年 ， 接 工 程 师 手 册 ． 京 ． 械 工 业 出 版 社 ，０２ ２ 焊 北 机 ２０
１５ ２０ ｍ （ 据 风 机 厂 要 求 有 所 不 同 ） ．－ ．ｒ ａ 根 ；法 兰 椭 圆 度 为 ３ ｍ ； 兰 内 翻 顶 法 兰 ０ ０ ５ ｍ； 余 法 兰 ０ １５ ｍ。 ｍ 法 — ．ｒ 其 ａ — ．ｍ
２ 法 兰 与 简 体 焊 接 变 形 分 析
栓 可 能 造成 埋 弧 焊 机不 能操 作 ， 且 法 兰 受 热膨 胀 后 ， 而 损
法 兰 焊 接 变 形 控 制 已在 多 个 项 目上 进 行 了 应 用 ， 得 取
了 良好 的经 济 效 益 ： ）大 唐辉 腾 梁 Ｂ区一 期 ４ ．Ｍ 项 １ ９５ Ｗ
目 ，３台 １５ ３ ．ＭＷ 塔 架 。２） 京 官 厅 二 期 ４ ．ＭＷ 项 目 ，３ 北 ９５ ３ 台 １５ ．ＭＷ 塔 架 。 ３） 大 唐 乌 力 吉 ４ ．ＭＷ 项 目 ，４ 台 ９５ ３
在 焊 接 过 程 中采 取 相 应 的 Ｘ 艺 措 施 保 证 这 三 个 指 标 ， 有 重 要 的 经 济 效 益 。 文 重 点 介 绍 了 法 兰 焊 接 变 形 成 Ｎ ． － 具 本 及 焊 接 变 形 控 制 措 施 等 ， 该 方 法 在 实 践 中得 到 广 泛 应 用 ， 得 很 好 的 效 果 。 且 取
低 合 金 钢 ，法 兰 为 Ｑ ４ Ｅ Ｚ ５材 料 ，要 求 碳 当 量 小 于 ３５ — ２
０４ ％。 焊 接 性 较 好 。 兰 与 筒 节 相 焊 后 ， 筒 环 焊 缝 所 ．５ 其 法 圆
个 工 艺流 程 来说 ， 序 繁琐 了点 ， 加 了工作 量 。如 图 ２ 程 增 。
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