風(fēng)電塔架制造工藝及質(zhì)量控制措施的研究分析

甄棟竹 趙立剛 宋國瑞

中車蘭州機(jī)車有限公司 甘肅 蘭州 730000

作為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的重要組成，風(fēng)電塔架的制造質(zhì)量關(guān)乎到風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行。風(fēng)電塔架是轉(zhuǎn)子、風(fēng)電機(jī)艙的主要載體，現(xiàn)階段常用的風(fēng)電塔架類型包括管狀、格子狀塔架，無論哪種塔架類型，都具有形式復(fù)雜、跨度大等特點(diǎn)。而在塔架制作過程中，涉及到焊接技術(shù)的應(yīng)用，其焊接質(zhì)量直接影響到塔架結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。為最大化發(fā)揮出風(fēng)電塔架的作用與效能，需重視對(duì)塔架制作工藝的全面把控，結(jié)合對(duì)科學(xué)質(zhì)量控制措施的實(shí)施，確保塔架生產(chǎn)質(zhì)量滿足預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。

一、塔架生產(chǎn)工藝分析

所謂工藝流程，是指借助相關(guān)設(shè)備工具將原材料、半成品制作成成品的過程，其生產(chǎn)過程具有連續(xù)性、順序性特點(diǎn)。當(dāng)前風(fēng)電塔架的具體生產(chǎn)工藝流程如下圖所示。

圖一 風(fēng)電塔基制作工藝流程

二、風(fēng)電塔架制作質(zhì)量控制措施

(一)生產(chǎn)準(zhǔn)備

1.原料質(zhì)量控制。針對(duì)風(fēng)電塔架的制作，其材料組成包括環(huán)板材、筒體法蘭、筒體板材、門框板材、環(huán)法蘭、焊材等[1]。在塔架具體制作過程中，需在制作前進(jìn)行塔架結(jié)構(gòu)圖紙的細(xì)致審核，明確圖紙中是否存在問題與缺陷。同時(shí)，前期準(zhǔn)備階段需強(qiáng)化開展材料采購與檢驗(yàn)工作，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行各個(gè)材料性能、質(zhì)量的檢查。具體為：(1)按照《承壓設(shè)備無損檢測(cè)》標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行門框、筒體、基礎(chǔ)環(huán)板材性能與質(zhì)量的檢查。同時(shí)，在材料檢驗(yàn)期間要求供應(yīng)商出具材料的出廠證明、合格證等文件[2]。(2)材料使用前需開展二次復(fù)檢，按照《熱軋鋼板和鋼帶尺寸、重量、外形、允許偏差》等文件標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行板材尺寸、允許偏差、質(zhì)量以及外形等參數(shù)的檢測(cè)。

2.鋼板下料。為保證焊接作業(yè)的順利開展，需重視對(duì)鋼板下料質(zhì)量的嚴(yán)控。具體作業(yè)期間，其質(zhì)量控制要點(diǎn)為：(1)按規(guī)范要求控制鋼板下料的寬度、長度、對(duì)角線允許偏差，分別為≦2 mm、≦2 mm、≦3 mm。(2)鋼板切割作業(yè)時(shí)，盡可能避免出現(xiàn)氧化渣、溝槽等問題。若鋼板表面出現(xiàn)溝槽問題，必須對(duì)鋼板進(jìn)行打磨與修補(bǔ)，保證鋼板下料的質(zhì)量達(dá)到預(yù)期要求。(3)針對(duì)完成制作的鋼板，需利用鋼字頭進(jìn)行標(biāo)記編號(hào)，并嚴(yán)格按照坡口圖開展焊縫作業(yè)[3]。

(二)裝配與焊接質(zhì)量控制

1.鋼板卷制。鋼板卷制作業(yè)前，相關(guān)工作人員需借助壓縮空氣進(jìn)行氧化渣的清理，確保鋼板表面不存在雜物。在具體卷制作業(yè)期間，要求人員嚴(yán)格按照規(guī)范規(guī)程進(jìn)行鋼板卷制，并利用相關(guān)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行卷制弧度的測(cè)量，確保其卷制效果達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí)，工作人員需結(jié)合以下要點(diǎn)強(qiáng)化鋼板的卷制：(1)橫截面圓度公差、外圓周長偏差、錯(cuò)邊量分別控制在≦1.005、≦5 mm、≦1.0 mm 之內(nèi)。(2)若板厚在≦30 mm 時(shí)，需借助最小值為500 mm 的內(nèi)外樣板進(jìn)行測(cè)量，若厚度為≧30 mm 時(shí)，需借助最小值為800 mm 的內(nèi)外樣板進(jìn)行測(cè)量[4]。

2.筒節(jié)與法蘭裝配。結(jié)合實(shí)際情況采用外壁對(duì)齊方法筒節(jié)、法蘭的裝配，控制環(huán)縫的對(duì)口錯(cuò)邊量控制在2.5 mm 之內(nèi)。需注意，具體裝配過程中，針對(duì)相鄰的筒節(jié)，需將其縱縫以180°錯(cuò)開。若錯(cuò)開角度無法達(dá)到180°，需結(jié)合實(shí)際情況將其錯(cuò)開度控制在170～180°范圍內(nèi)。塔架兩端面的法蘭平面度需控制在3 mm 之內(nèi)，同軸度則需控制在2.5 mm 內(nèi)。等到裝配作業(yè)完成，要求人員進(jìn)行法蘭內(nèi)傾度、平面度的檢查，確保其檢查結(jié)果合格后方可開展下一道工序作業(yè)。

3.門框與筒體環(huán)縫焊接。嚴(yán)格按照工藝規(guī)范進(jìn)行筒節(jié)環(huán)縫的焊接，需注意，在環(huán)縫焊接作業(yè)期間，應(yīng)以錯(cuò)開焊接的形式進(jìn)行每層接頭的焊接，并確保熄弧處與起弧處的縱縫呈現(xiàn)出錯(cuò)開的狀態(tài)。在控制焊縫過渡時(shí)，需以1：4的比例進(jìn)行不同厚度焊縫的過渡，保證其過渡的平滑性。具體焊接作業(yè)期間，按照規(guī)定要求將筒體兩端法蘭的同軸度、平面度、圓跳度分別控制在≦3 mm、≦3 mm、≦2 mm 內(nèi)。

針對(duì)門框焊接作業(yè)的開展，為避免出現(xiàn)門框焊接變形的問題，可借助對(duì)稱分散焊接的方式進(jìn)行門框的高質(zhì)量焊接。同時(shí)，利用剛性固定支撐進(jìn)一步強(qiáng)化門框變形問題的控制。若焊接作業(yè)過程中發(fā)現(xiàn)門框需拼接，則需以錯(cuò)開的形式進(jìn)行筒體環(huán)與拼接焊縫的設(shè)置，并控制錯(cuò)開角度為90°。需注意，為避免門框焊接作業(yè)出現(xiàn)裂紋、氣孔等問題，需在焊接前對(duì)焊點(diǎn)進(jìn)行預(yù)熱處理，控制預(yù)熱范圍保持在焊點(diǎn)周圍位置150 mm 以內(nèi)即可。

(三)焊后檢測(cè)與防腐處理。等到塔架焊接作業(yè)結(jié)束，需借助無損檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行焊縫檢測(cè)。不同焊縫的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)存在差異，所以在焊后檢測(cè)時(shí)，工作人員需按照不同技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)開展針對(duì)性的焊縫檢測(cè)。而針對(duì)防腐措施的實(shí)施，作為塔架制作的最后工序，防腐措施應(yīng)用是否合理，直接影響到塔架的運(yùn)行年限。因此，在塔架防腐處理時(shí)，工作人員需在保障防腐質(zhì)量符合要求的前提下，盡可能提升防腐措施處理后塔架的整體美觀性。具體防腐處理，可以對(duì)塔筒與附件進(jìn)行噴砂處理，做好結(jié)構(gòu)的整體除銹。此外，針對(duì)塔架的油漆涂裝，需在廠房室內(nèi)進(jìn)行，并在油漆涂裝作業(yè)開展期間，涂裝空間內(nèi)的濕度、溫度、潔凈度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，確保塔架的防腐處理達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)效果要求。

結(jié)束語

風(fēng)電塔架的制作，若其中任何一個(gè)流程出現(xiàn)質(zhì)量問題，都會(huì)直接影響到塔架的整體制作質(zhì)量。鑒于此，為保證塔架制作質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，必須重視對(duì)塔架制作工藝流程的嚴(yán)控，按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各個(gè)流程工序作業(yè)的開展進(jìn)行規(guī)范與約束，提升塔架制作工藝水平，在保障塔架制作達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量要求的同時(shí)，有效延長風(fēng)電塔架的運(yùn)行壽命。