風(fēng)力發(fā)電機(jī)架的焊接工藝研究

童永鋼

（國(guó)水投資集團(tuán) 西安風(fēng)電設(shè)備股份有限公司，陜西 西安 710038）

1 概述

風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源， 越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視。 風(fēng)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也越來(lái)越快，單機(jī)的設(shè)計(jì)裝機(jī)容量也越來(lái)越大，對(duì)產(chǎn)品的要求越來(lái)越高。 機(jī)架作為雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主要零部件，使用環(huán)境惡劣，不僅受到溫度的影響，還要受到風(fēng)沙的侵蝕。 因此對(duì)于機(jī)架的制造要求非常高。 機(jī)架的主要材料為：Q345E，它是一種低合金高強(qiáng)度鋼，在低溫條件下沖擊韌性非常好，被廣泛用于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備上，是一種不可缺少的低溫材料。

2 Q345E 鋼板焊材的選用

（1）焊接材料時(shí)除考慮等強(qiáng)度原則外，還應(yīng)重視低溫沖擊值的匹配。 我公司選擇如下廠家的焊絲分別進(jìn)行了焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)。

1#——DHQ50-G1 廠家為新大洋；2#——CHW-40CNH廠家為大西洋；3#——JM55-Ⅱ廠家為錦泰；4#——CHW-55CNH 廠家為大西洋；5#——RM-56 廠家為錦泰；6#——S-G廠家林肯。

表1 試板焊接接頭的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

（2） 試板焊接工藝評(píng)定采用客戶要求的標(biāo)準(zhǔn)DL/T868 進(jìn)行，試板焊接后都進(jìn)行了超聲波探傷（UT）、磁粉探傷（MT）合格后，對(duì)試板進(jìn)行拉伸、彎曲、沖擊等試驗(yàn)。 焊接接頭的抗拉強(qiáng)度值、彎曲無(wú)裂紋、沖擊值必須滿足產(chǎn)品的性能要求。 因此，根據(jù)表1 可知，1#、3# 焊絲可以滿足機(jī)架的使用要求， 但是1# 的抗拉強(qiáng)度值接近鋼板的下線值，因此在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)不做考慮。

綜上所述， 焊接Q345E 鋼板機(jī)架的焊接材料選用3# 焊絲，可以應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中。

3 機(jī)架的焊接

機(jī)架由前機(jī)架和后機(jī)架組成， 其中前機(jī)架的焊接難度最大。 前機(jī)架的底板、面板和中間的橫筋都是厚度80mm 鋼板，要求焊接后進(jìn)行超聲波探傷（UT）達(dá)標(biāo)準(zhǔn)JB/T4730.3 中I 級(jí)要求，整體機(jī)架熱處理后要求進(jìn)行磁粉探傷（MT）達(dá)標(biāo)準(zhǔn)JB/T4730.4中I 級(jí)要求。 對(duì)焊接的要求比較高，而且操作難度比較大。

焊接工藝措施：

（1）選擇合理的坡口形式。 機(jī)架的中間橫筋間最小間隙為290mm， 在實(shí)際施焊的過(guò)程中我們選擇不對(duì)稱坡口的形式，將大坡口放到小間隙處，在小坡口處進(jìn)行碳弧氣刨，此種坡口形式能夠很好的控制焊接變形，并且易于操作。

（2）選擇適合的焊接參數(shù)。 1）對(duì)待焊工件焊前要求進(jìn)行預(yù)熱150-250℃，這樣能夠降低裂紋產(chǎn)生的幾率，并且減小焊縫中的氫含量，改善焊縫的金屬組織和性能。 2)為了避免焊縫組織粗大，造成沖擊韌性下降，必須采用小規(guī)范焊接。 具體措施為：選用直徑小的焊絲、薄焊層、多層多道的焊接工藝。 焊道的每層厚度不大于5mm，控制焊接熱輸入，后道焊縫焊接時(shí)的加熱過(guò)程是對(duì)前道焊縫的一次再熱過(guò)程， 從而達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。具體施焊的電流為： 打底層采用Ф1.2 焊絲， 焊接電流控制在220-280A；填充層層采用Ф1.6 的焊絲，焊接電流260-320A；蓋面層采用Ф1.6 的焊絲，焊接電流280-330A。3)嚴(yán)格控制層間溫度150-200℃，保證熱影響區(qū)的韌性。

（3）焊接順序。 機(jī)架采用二人對(duì)稱施焊，焊接方向由中間向兩邊施焊，在焊接大坡口時(shí)，打底層必須使用小規(guī)范操作，因?yàn)樗暮附邮怯绊懞附幼冃蔚闹饕颉?在打底層焊接結(jié)束后，背面進(jìn)行清根。 再使用碳弧氣刨清根，必須對(duì)焊縫進(jìn)行機(jī)械打磨，清理焊縫表面滲碳層，露出金屬光澤，防止表層碳化嚴(yán)重造成裂紋。

4 結(jié)語(yǔ)

按此焊接工藝施工， 使機(jī)架焊后經(jīng)無(wú)損檢驗(yàn)一次合格率達(dá)到100%。經(jīng)過(guò)實(shí)際施焊的驗(yàn)證，此焊接工藝措施不僅能保證焊縫的質(zhì)量，而且能夠控制機(jī)架的焊后變形，滿足客戶的要求。

采用多層多道焊接Q345E 大厚板，并按照J(rèn)B/T4730 標(biāo)準(zhǔn)做UT 和MT 探傷合格，大大的提高了焊接的一次合格率，還可以有效的控制焊接變形。

通過(guò)合理的焊接規(guī)程，使機(jī)架的變形控制在3mm 以內(nèi)，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并經(jīng)UT 和MT 無(wú)損檢測(cè)合格，焊接質(zhì)量也達(dá)到設(shè)計(jì)要求，用戶非常滿意。