风电塔筒的制作技术

维普资讯 http://www.cqvip.com ０　黪誊　ｖｏ－．２６　Ｎｏ．３　２００４　风塔的制作　许　东　（中国石油天然气第七建设公司，山东胶州２２６　３００）　１前言　在我国辽阔的西北，华北地区，风力资源十分丰富。风力　薄处厚度为１０ｒａｍ。最顶部钢板厚度为ｌ２ｒａｍ。塔体在高度１５ｍ　（直径３．６６２ｍ处）和３８．５ｍ（直径３．１３２ｍ处）分段，每段塔体　发电具有极为广阔的应用前景。风塔是风力发电的主要基础，多　由多节圆锥形筒体焊接成，分段处塔体采用焊制法兰螺栓联接。　年来，公司结构厂在风塔的制作中过程中积累了丰富的经验，是　塔的下部有椭圆型人孔门，内部有钢直梯和平台通到塔的顶端。　公司近年来着力开拓市场的主导产品之一。近年来，在开拓国　风塔总重约９７ｔ。　内市场的同时，也抓紧进行国际合作。２００３年承担了三菱重工　风塔制造过程中主要有以下３个关键点：①单节简体为圆　长崎釜石风塔制作项目。在制作过程中，大家以严谨务实，积极　锥型，且上下直径相差较小，因此要严格控制好主体钢板的下　进取的态度，圆满解决了制作过程中的技术难点，确保了产品　料；②除最上段法兰接触面机加工外，其余法兰均采用钢板焊　的质量．以下是根据三菱重工长崎风塔项目制作经验总结出的　制法兰，不机加工，因此要严格法兰的预制，严格法兰与简体　工艺方法。　之间焊接变形的控制；③塔体单段长度较长，需多节组对，要注　２风塔的基本参数与制作技术关键　意筒体环口组对与焊接，确保塔主体的长度和直线度。　长崎釜石风塔是１．３ＭＷ风塔。塔本体是用钢板卷制焊接　３风塔制作流程　的圆锥型塔。塔高６５．９１ｍ，塔的底部直径４．２２６ｍ，顶部直径　风塔的制作流程见图ｌ。　２．５１５ｍ。塔的底部单节钢板厚度为２４ｒａｍ，往上逐步减薄，最　４法兰的制作　４．１下料切割　法兰制作　塔体制作　门框制作　内部附件制作　法兰按４段均分排版进行下料切割，由于只有最上段的上　侧法兰接触面需机加工，因此厚度预留３ｒａｍ，其余法兰的厚度　均留２ｒａｍ。考虑到法兰在拼焊时的收缩，在下料切割时法兰的　直径要加大３ｒａｍ。应采用数控切割，由于法兰板的厚度较大，切　割时要根据不同的板厚采用不同规格的切割嘴头。　法兰分段的焊接处要开不对称双面坡口。　切割时要做好标识，内容包括项目名称、产品编号、钢板规　格、材质、炉批号。　４．２法兰组对　根据法兰规格和生产进度的要求预先制作好一定数量的法　兰组对平台，将法兰所分４段在平台上组对为一个整圆，并且由　于焊接时的收缩，组对的整圆直径也要加大３ｒａｍ。同时，为方　便组对及最大限度的控制法兰焊接变形，必须按图２所示焊接防　变形筋板。　图２焊接防变形筋板　４．３法兰的焊接　焊接时先焊接法兰双面坡口大的一面，再焊接小的一面。　先焊一遍，翻个再焊接另一面。为尽量减少法兰焊接的变形，Ａ　面法兰与Ｂ面法兰必须交替进行焊接。　图１风塔制作流程　焊接后，根据排版图要求，标出法兰的度数线。　欢迎访问：《中国化工建设网＞ＷＷＷ．ｃｃｃｅｎｒ．ｏｒｇ　维普资讯 http://www.cqvip.com ｅ　记　Ｅ；糍　４．４无损检测　仰　焊接，板厚１６ｍｍ以上采用在内侧开单面坡口埋弧自动焊进行　焊接。　法兰对接焊缝焊后进行１００％ＵＴ检查，按Ｆｔ本ＪＩＳ标准Ⅱ　级为合格。加固件去除打磨后要进行１００％ＰＴ检查，不得有缺陷。　４．５矫形　焊接时，先焊接内口，然后外口采用碳弧气刨清根，再焊接　外口。　制作专门的法兰平面度检验平台。将组焊完毕的法兰去除　５．５单节筒体的找圆　单节筒体纵缝焊接合格后，要用滚板机回床找圆。找圆时　防变形板，打磨处理后，放置在法兰平面度检验平台上，法兰　与平台之间的最大间隙即为法兰平面度。采用油压机或局部火　焰矫形等手段进行处理，确保法兰的平面度满足技术要求　为避免法兰的多次吊装对法兰平面度检验平台的损伤，可　在法兰的内侧满焊上专门用于起吊法兰的小吊耳。　４．６钻孔　用弦长８００ｒａｍ内卡样板检查筒体椭圆度和纵缝的棱角度，以样　板与简壁的间隙不超过３ｍｍ为合格。　５．６法兰与单节筒体的组对　与法兰相连接的简体在塔架简体环缝组对前要先与法兰组　焊。　根据图纸的要求制作法兰钻孔模板，并标出０。，９０。，１８０。，　２７０。方位线，模板的钻套采用４５号圆钢机加工制作并进行淬火。　钻孔模板制作后要严格检查，模板的各孔位与图纸标注值　的偏差必须满足技术要求。　根据法兰钻孔模板对法兰划线，模板放置时，模板的０。　对准法兰的０。。为保证配合精度．相邻两段风塔的中间配对法兰　孔必须配对钻孔。钻孔前，配对法兰之间，模板与配对法兰之　间必须用筋板固定。　法兰钻孔前需将法兰良好找正，使钻床主轴与法兰面垂直，　组对前必须先将简体端部椭圆度调整合格，采用筒内支撑　方法调节端部椭圆度。法兰的平面度偏差不超过２ｍｍ。组对前　塔体的坡口内及其两侧各２０ｍｍ用磨光机打磨除锈，油等杂质。　采用在平台上倒拨筒体无间隙立式组对，组对时法兰与筒　体的方位要严格按排板图要求进行。　为有效控制法兰焊接后的变形量，确保焊接变形不超差。焊　接前须将两段带法兰简体用螺栓连接在一起，每隔一孔把一螺　栓，将法兰紧固好，然后方可焊接，如图３。　外■用联接扳连接　同雁￥ｏｏ—ｌｏｏ０ｍ　以免钻出斜孔。钻孔时，上下法兰方向均朝上，由于法兰无所谓　正反方向之分，钻孔后的法兰必须清楚的根据钻孔时的朝向标　明方向。钻孔后各孔倒角。　配钻后必须在周向四个分度以打样冲眼的形式作出对接标　记，而且配钻的两片法兰须用打钢印的方法作出对应的编号，以　免用混。　作标记后去除连接板，补焊修磨，　４．７检验　图３法兰紧固　５．７法兰与单节筒体的焊接　风塔的底座环与下节筒体的圆周焊缝采用ＣＯ，气体保护焊　焊接。其它法兰与单节简体的圆周焊缝，内侧用ＣＯ，气体保护焊　焊接，外侧用埋弧自动焊焊接。　焊接时要求全焊透，对于局部地方未焊透的，可采用磨光机　打磨的方式清根，尽量不采用碳弧气刨进行清根。焊接外口前要　对整个坡口用磨光机打磨光滑，以去除焊接内口时留下的药皮、　飞溅等杂物。　检查各孔尺寸及位置精度（正反面分别检查），作好记录。　ｓ简体的制作　５．１下料切割　筒体的下料切割，也应采用数控切割。考虑到焊接收缩，每　单节塔架简体高度方向要增加ｌ　ｍｍ。　切割后要进行检查，板边长度方向的偏差要小于土２ｍｍ，　在焊接过程中，要随时检查螺栓的紧固情况，如发现有松　宽度偏差要小于土１．５ｍｍ，对角线之差不大于３ｍｍ。由于简体　的尺寸较大．如果数控切割机的精度不高，切割出来的尺寸和　计算相比就会有超差，因此在切割时，必须随时调整切割风线，　确保下料的尺寸。　切割时要做好标识，内容包括项目名称、产品编号、钢板规　格、材质、炉批号。　５．２开坡口　动现象，应将螺栓拧紧后再施焊。为防止焊接时简体向一侧倾　斜，必须采用对称焊．具体焊接顺序如图４所示：　根据施工实践，１６ｍｍ（包括１６ｍｍ钢板）以下的钢板可　以不开坡口，１６ｍｍ以上的钢板开单面坡口。　ｓ．３单节筒体的滚圆和纵缝的组对　单节简体的滚圆在滚板机上进行。滚圆后即组对纵缝。组　对时控制对接间隙为Ｏ一１ｍｍ，错边量不超过０．５ｒａｍ。　组对时用磨光机研磨坡口和两侧２０ｍｍ范围处，将以上范　进行机加工，加工按　围内的铁锈、油污、金属氧化物清理干净。　ｓ．４单节筒体纵缝的焊接　板厚１６ｍｍ及１６ｍｍ以下采取不开坡口直接用埋弧自动焊　图５法兰上表面机加工　欢迎访问：～＜中国化工建设网＞ＷＷＷ．ｃｃｃｅｎｒ．ｏｒｇ　维普资讯 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ｖｏ－．２６　Ｎ。．３　２００４　５．９分段塔体的环缝组对　将分段塔体的各单节简体在平台上倒拔无间隙组对成２个　单元。为减少外侧打磨量，要在内侧组对，简体外侧不允许焊　刀把，打卡子。　检查工具和计量器具：经纬仪，５０ｍ直尺，弹簧秤，线坠。　７．１法兰同心度测量　（１）先将两相同规格的托辊放置在水平地面上，调整托辊中　心线在同一直线上。　（２）调整托辊距离将单段筒体放置在托辊上，使单段筒体两　法兰面距离托辊中心在合适的位置上ｌ　（３）调整托辊高度，使筒体中心线处于水平，如图８所示。　将上下单元放置于托辊上进行无间隙组对成整段的塔体。　组对时要先将塔体单元中心线调整到水平，而且两个单元的中　心线在同一水平线上。然后旋转调整塔体，用线坠检查两端。　法兰０。、９０‘、ｌ８０。、２７０。方位线，使两头法兰的四个　方位线对齐。方可组对大口进行定位焊。相邻筒节纵向焊缝布　置严格按排板图要求错开，同样筒体环焊缝组对时在筒体内侧　进行。　环缝组对要求外口对齐，错边量目标值０．５ｍｍ以内。　５．１Ｏ分段塔体的环缝焊接　环缝的焊接在托滚上采用埋弧自动焊焊接。先焊内口，反　图８调整托辊高度　（４）旋转使简体０。位置朝上，在简体两端０’位置上各垂一　面清根后焊外口。　线坠，旋转使线坠与塔体Ａ端０。和１８０。重合。也就是使简体Ａ　板厚１６ｒａｍ及１６ｒａｍ以下的环口采取不开坡口直接用埋弧　　自动焊焊接，对板厚１６ｒａｍ以上采用在内侧开单面坡口后用埋　端法兰的０‘位于正上方，以简体Ａ端为标准进行测量。（５）在简体两端法兰９Ｏ。和２７０。以及简体Ｂ端０。和１８０。　弧自动焊焊接。　拉线，用经纬仪测量筒体Ａ。Ｂ法兰中心度的偏差，检测法兰的同　５．１１无损检测　　所有塔体的对接焊缝焊后进行１ＯＯ％ＵＴ检查，按日本ＪＩＳ　心度．７．２法兰平面度测量　标准Ⅱ级为合格。加固件去除打磨后进行１００ＰＴ检查，不得有　（１）在两法兰０。、１８０。和９０。，２７０。拉十字粉线，找出　缺陷。　法兰的中心。　６人孔门框的加工　（２）用弹簧尺栓在钢卷尺上，用相同的拉力（约５～１　０ｋｇ）￣量　６．１门框材料在使用前，应对材料进行检验，合格后方可使用。　并记录Ａ。Ｂ，Ｃ，Ｄ四个方向的斜边长，其相对差值３ｍｍ以内为合　６．２下料与折弯成形　　门框可采用数控切割，也可采用半自动切割下料。下料时　格，如图９所示。按门框展开长度增加１００ｒａｍ余量分６段排版进行切割。下料后，　按图６ｍ气割切割对接坡口。　ＣＩ　图９法兰平面度测量　７．３简体长度测量　如图ｌＯ所示，简体两端部法兰的正下方的水平面上各放一　长条钢板，钢板与托辊中心轴线垂直，将钢板固定，用线坠在　围６对接坡口　制作专用压模对门框折弯。折弯后用样板对门框的弧度进　行检查，检查合格后组对。　６．３组对焊接　钢板上划出两法兰的平行线，以此线作为基准，测量出简体的总　长度。　根据图纸门框尺寸。在平台上将门框大样放出。将折好弯　的门框在大样上组对。同时将门框多余部分用气割割掉。组对　时，为防止门框在焊接后变形。要求在门框内侧用钢管按对称　位置打上４～６根防变形支撑。如图７所示。　８附件的组焊　在单段塔体组焊完成并检验合格后组焊附件。　８．１附件组焊前应去除毛刺、飞边、割渣等。　８．２门板进行预装配时，应保证与塔体贴合紧密。开启顺利无　阻涩现象。　Ａ—Ａ　图１　０简体长度测量　图７防变形支撑　门框的对接焊缝采用手工焊或二氧化碳保护焊焊接。　７单段塔体的检查　８．３梯子及梯架支撑应安装牢固。上下成直线。接头牢固。　４７　欢迎访问：‘中国化工建设网＞ＷＷＷ．ｃＣＣｅｌｒｌｒ．ｏｒｇ　维普资讯 http://www.cqvip.com ｅ　ｋ　；岂　行。　“　间隙，要求两法兰间的间隙≤４ｍｍ。　塔架法兰垂直度：塔架两法兰中心调整合格后，在法兰顶　８．４其它靠紧固件连接的附件，最终涂装的要在安装完毕后进　９总体预组装　部０。位置吊线坠，线坠伸出长度离法兰面为５０ｍｍ，然后测量　９．１总体预组装前，单段塔架必须经专检检验合格。预组装时，　线坠中心至法兰面的距离，５０土２ｍｍ为合格。　塔体上所有可拆卸内件（每一个螺栓）也都要与塔体同时进行　塔架整体长度用盘尺测量塔架整体长度，检查方法如下：　预组装。　９．２预组装方法　采用卧式组装。为平稳放置塔架，预组装时如图ｌ１所示放　置预组装胎具。　用１５ｌ【ｇ拉力拉盘尺，测量上下法兰０。、９０。、１８０。、２＂／０。四个位　置的总长Ｌ，要求偏差为Ｌ土１５ｍｍ。具体测量位置如图１２所示。　＿　卜Ｉ　图１　２测量塔架整体长度　１Ｏ涂装和包装　总体预组装后拆卸。塔架主体拆除后整体喷砂、涂装。附　件进行表面预处理、防腐。　图１　１放置预组装胎具　最终涂装后的所有可拆卸件要全部安装在分段塔体内。　制作专用的底座支撑每一段塔体，底座与塔体接触处要垫　上橡胶皮，以防止塔体表面防腐涂层的损坏。　（收稿日期：２００４－０３－２９）　９．３总体预组装的检验项目和标准　塔架法兰之间的间隙：法兰螺栓把紧后，检查法兰面的贴　合率，要求法兰间的贴合率≥７０，然后用塞尺测量两法兰之间　（上接５９页）　心的高度是２．９６ｍ，吊车臂杆底铰距回转中心的距离是２．３ｍ，　则吊车杆头的高度为：　２．９６＋９０　Ｘ　ｓｉｎ８５。＋、／４８－＇一（２８—２．３－９０　Ｘ　ｃｏｓ８５。）２＝１３７ｍ　吊钩本体的高度为４．３ｍ，所以吊钩钩底的高度为：　１３７—４．３＝１３２．７ｍ。　三段、第四段、第五、第六段用①１５９　Ｘ　６的钢管连接，形成刚　性三角形。以控制该端面尺寸，保证高空对接。　（２）在火炬塔架的预制过程中要严格控制结构尺寸，采取可　靠的防焊接变形措施，各段塔架的顶面及底面三角形边长误差　要控制在５ｍｍ内。　７吊耳型式　火炬头最大高度为１２５．４ｍ，所以有７．３ｍ的索具空间，可　满足吊装需要。　５吊装顺序　平整场地．火炬塔絮援制，Ｉ　ｌ　ＳＯＯｔ吊车进场．蛆装．接　ｌＩ　．吊装塔架第二段　为了尽快地对接相邻两段塔架，在第一段、第二段、第三　段、第四段、第五段塔架顶部的主管内焊接十字锥形的钢板作　援组装　ｌ叫　９０ｍ主臂及超起杆　为吊耳，并可以依靠塔架自身重量对正接管。如图３所示。　Ｉ　吊装塔架第三段　Ｈ　吊装塔架第四段　ｌ　吊装塔架第五段　Ｊ　吊装塔架第六段　Ｉ　Ｉ　吊装分子密封器　ｌ一　吊装火炬头　ｌ　Ａ　Ａ．Ａ向　图２吊装工序示意图　６塔架的对接措施　采用分段正装法，各段塔架在高空进行对接，由于火炬塔　架的结构尺寸大、重量重，在吊装过程中可能产生变形。加上高　㈡　｝／４＼　图３吊耳型式　（收稿日期：２００４－０２－１５）　空作业将影响操作人员的技术水平，为此采取质量措施如下：　（１）为防止吊装时塔架变形，预组装时在第二、三、四、五、　六段底部加临时加固支撑，第二段用①２１９　Ｘ　８的钢管连接，第　４８　欢迎访问：＜中国化工建设网＞ＷＷＷ．ＣＣｃｃｎｒ．ｏｒｇ