CN110666445A

CN110666445A - 一种大直径塔架制作新工艺

Info

Publication number: CN110666445A
Application number: CN201910779579.9A
Authority: CN
Inventors: 夏小勇; 刘云飞; 周飞; 马琳健
Original assignee: JIANGSU HAILING HEAVY EQUIPMENT TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: JIANGSU HAILING HEAVY EQUIPMENT TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2019-08-22
Filing date: 2019-08-22
Publication date: 2020-01-10

Abstract

本发明公开了一种大直径塔架制作新工艺，包括下料、坡口处理、预弯、对中、纵缝组对与焊接、回圆与无损检测、环缝组对与焊接、环缝无损检测、焊接内件、总检等步骤。本发明采取了设计相应成型工装的方法，能够较好的提高工件成型的效率，并且有效保证筒节的圆度；通过调节筒节与筒节之间的错边量来确保塔架基础的直线度，大大提高了筒节错边量合格率，保证塔架质量要求。

Description

一种大直径塔架制作新工艺

技术领域

本发明涉及卷圆技术领域，具体涉及一种大直径塔架制作新工艺。

背景技术

随着风电基础技术的不断完善，海上大兆瓦系列的塔架应运而生，且不断的在实际中得到应用，在现今的大趋势之下，通过塔架板材减重来降低成本成了热门话题。但海上塔架都有一个特点，那就是大直径，这就为施工带来了相应的难度，总体而言，海上风电塔架卷圆具有如下特点和难点：1、保证塔架的成型以及圆度；2、保证筒节与筒节之间的错边量。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种大直径塔架制作新工艺，为解决上述问题提供了较为有效的解决方案。

本发明采用了如下的技术方案来解决上述问题：一种大直径塔架制作新工艺，所述制作工艺具体包括以下步骤：

1)下料：按照下料尺寸要求、采用程序控制数控火焰切割机下出卷制塔架每段筒节的矩形钢板板材；

2）坡口处理：对板材的四边采用半自动火焰开坡口，采用磨光机打磨坡口及其边缘，并清理坡口附近25mm范围内的杂质；

3）预弯：板材两端先预弯到设定的曲率半径；具体操作为：将提前制作完成的弯曲模型送入三辊卷板机上下辊之间，弯曲模型与两个下辊的最高点相接触，将需预弯的板材的一端送入卷板机并放置于弯曲模型上，下压上辊使板材产生塑性变形，完成后用行车将板材吊出旋转180度后按照上述操作对板材另一端进行预弯；

4）对中：用石笔标记出板材纵向中心线，确保板材纵向中心线与滚筒轴向中心线保持严格平行，平行度1mm；

5）卷弯：下压上辊、并滚动下辊使得板材的曲率半径不断减小受到弯卷，一次行程后再将上辊下压一定距离并驱动下辊，使钢板进一步受到弯卷，将钢板弯卷成Ｃ型筒节，操作时需用卷圆样板检测弯曲板材的曲率半径；

6）纵缝组对：将纵缝对接坡口通过气保焊定位固定，使用二氧化碳气体保护焊，焊丝采用E501T-1，焊接电流200A-260A，焊接电压28V-33V，焊接速度240mm/min-260mm/min；

7）纵缝焊接：先在塔段筒节内部进行埋弧焊接，焊至盖面后在塔架每段筒节的外侧采用碳弧气刨清根，并用磨光机打磨清根后的渗碳层与溶渣，接着进行盖面焊接，焊接参数：焊丝选用H10Mn2、埋弧焊剂选用SJ101，内部焊接电流650A-740A、电压29V-33V、焊接速度25m/h-32m/h，外部焊接电流700A-750A、电压33V-36V、焊接速度25m/h-32m/h；

8）回圆与无损检测：将焊接后的筒节放置于电动滚轮上，旋转纵缝在侧下约 45 度位置，使用激光测距仪至少测量 4 点内径值检测其圆度，并进行纵缝无损检测，检测纵缝达到NB/T 47013.3Ⅰ级合格；

9）环缝组对：将筒节与筒节按预装要求组装到一起；在正式焊接前采用二氧化碳气体保护焊在筒节与筒节之间的对接坡口处用二氧化碳气体保护焊进行组对定位，先横向将一节一节筒节组装定位成塔段，再竖向从下往上，每隔300mm转动筒节进行点焊定位，采用实心气保焊焊丝E501T-1、电流200A-260A、电压28V-33V、焊接速度240mm/min-260mm/min；

10）环缝焊接：先在内侧进行埋弧焊接，焊至盖面再在塔段筒节外侧采用碳弧气刨清根，并用磨光机打磨清根后塔段表面的渗碳层与溶渣，直至焊缝表面露出金属光泽后对盖面进行埋弧焊接，焊接参数：焊丝选用H10Mn2、焊剂选用SJ101，内侧焊接电流650A-740A、电压29V-33V、焊接速度25m/h-32m/h，外侧焊接电流700A-750A、电压33V-36V、焊接速度25m/h-32m/h；

11）环缝无损检测，检测环缝达到NB/T 47013.3Ⅰ级合格；

12）焊接内件：内件焊接前先参考内件布置图确定内件位置，然后用二氧化碳气体保护焊进行内件焊接，对焊缝进行磨平处理；内件焊接参数：焊丝采用E501T-1，焊接电流225A-275A，焊接电压28V-31V,焊接速度240mm/min-300mm/min；

13）总检：检查塔架母线长度、对角线长度、内件焊接距离是否符合图纸要求，外观检验。

需要说明的是，在技术准备期间，在下料工序中使用等离子切割机切割5mm钢板，以此来制作卷圆样板，通过设计制作的卷圆样板，来保证塔架的圆度的合格率，所下板材均依照卷圆样板。

根据上述技术方案所述，其中，步骤（1）中塔架每段筒节的下料切割尺寸偏差要求：径向长度方向误差要求0~2mm，板宽之差≤2mm，对角线之差≤3mm。

进一步的，步骤（3）中预弯操作在三辊卷板机或预弯压力机上进行。

进一步的，在进行步骤（5）卷弯工序前需清除板材表面的氧化皮；在卷弯工序进行过程中，也应不断用气枪吹扫板材表面的氧化物。

进一步的，步骤（7）在焊接纵缝工序开始之前，需先制作纵缝焊接试板对焊接工艺评定的参数进行验证；且引弧板与熄弧板两端焊接长度不得低于 120mm。

进一步的，步骤（9）中筒节与筒节组对的具体做法为：将各筒节放置于两侧带有顶升机构的滚轮架上，将筒节与筒节的间隙调整到0-2mm，通过微调滚轮架两侧的顶升机构来调整筒节与筒节之间的错边量，错边量在0-2mm内为合格后进行点焊定位。

本发明的优点：采取了设计相应成型工装的方法，能够较好的提高工件成型的效率，并且有效保证筒节的圆度；采用了辅助工装滚轮架顶升机构，进行塔架卷圆之后的组对，通过滚轮架的升降使得筒节能够左右移动，以此来调整筒节与筒节之间的错边量，保证了筒节与筒节之间的错边量在合格范围之内；通过调节筒节与筒节之间的错边量确保了塔架基础的直线度≤3mm，大大提高了筒节错边量合格率，保证塔架质量要求，通过制作卷圆样板，来保证塔架的圆度的合格率。

附图说明

图1为三辊卷板机预弯示意图。

图2为三辊卷板机卷弯示意图。

图3为环缝组对坡口示意图。

图4为回圆操作图。

图5为环缝对接图。

其中：1、板材，2、弯曲模型，3、上辊，4、下辊。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

为保证塔架的成型以及圆度、保证筒节与筒节之间的错边量，本发明提供了一种大直径塔架制作工艺，主要包括数控下料、开坡口、预弯、对中、卷圆、纵缝焊接、回圆、环缝组对及焊接、内件位置确定及焊接、总检等步骤，具体操作步骤如下：

（1）下料：按照下料尺寸要求、采用程序控制数控火焰切割机下出卷制塔架每段筒节的矩形钢板板材，塔架筒节切割尺寸偏差径向误差要求0~2mm，板宽之差≤2mm，对角线之差≤3mm，在保证尺寸精度以及生产效率的前提下，至少需要测量5处板宽；需要说明的是，在下料技术准备期间，在下料工序中先使用等离子切割机切割5mm钢板，以此来制作卷圆样板，通过设计制作的卷圆样板，来保证塔架的圆度的合格率，所下板材均依照卷圆样板。

（2）坡口处理：板材的四边均采用半自动火焰开坡口，采用磨光机打磨坡口及其边缘，使钝边与坡口较好成型，并清理坡口附近25mm范围内的杂质。

（3）预弯：参照附图1，板材两端先预弯到设定的曲率半径；具体操作为：将提前制作完成的弯曲模型2送入三辊卷板机上辊3与两个下辊4之间，弯曲模型2与两个下辊4的最高点相接触，将需预弯的板材1的一端送入卷板机并放置于弯曲模型2上，下压上辊3使板材1产生塑性变形，完成后用行车将板材吊出旋转180度后按照上述操作对板材另一端进行预弯；预弯操作也可在预弯压力机上进行。

（4）对中：用石笔标记出板材纵向中心线，确保板材纵向中心线与滚筒轴向中心线保持严格平行，平行度1mm，避免产生歪曲错口的现象。

（5）卷弯：参照附图2，下压上辊3、并滚动下辊4使得板材1的曲率半径不断减小受到弯卷，一次行程后再将上辊3下压一定距离并驱动下辊4，使钢板进一步受到弯卷，将钢板弯卷成Ｃ型筒节，操作时需用卷圆样板检测弯曲板材的曲率半径；在进行卷弯工序前需清除板材表面的氧化皮；在卷弯工序进行过程中，也应不断用气枪吹扫板材表面的氧化物。

（6）纵缝组对：将纵缝对接坡口组对，参照图3，对接坡口为24mm、坡口角度（53.2±5）°、组对根部留2mm的间隙，在正式焊接前通过气保焊定位固定，使用二氧化碳气体保护焊，焊丝采用E501T-1，焊接电流200A-260A，焊接电压28V-33V，焊接速度240mm/min-260mm/min。

（7）纵缝焊接：先在塔段筒节内部进行埋弧焊接，焊至盖面后在塔架每段筒节的外侧采用碳弧气刨清根，并用磨光机打磨清根后的渗碳层与溶渣，接着进行盖面焊接，焊接参数为：焊丝选用H10Mn2、埋弧焊剂选用SJ101，内部焊接电流650A-740A、电压29V-33V、焊接速度25m/h-32m/h，外部焊接电流700A-750A、电压33V-36V、焊接速度25m/h-32m/h。

（8）回圆与无损检测：将焊接后的筒节放置于电动滚轮上，旋转纵缝在侧下约 45度位置，使用激光测距仪至少测量 4 点内径值检测其圆度，并进行纵缝无损检测；附图4左图为第一次两点测量值，用激光测距仪测量出A（4:30-10:30）之间距离、C（7:30-1:30）之间距离，旋转筒节 45 度后如右图所示，用米尺测量出B（4:30-10:30）之间距离、D（7:30-1:30）之间距离，上述回圆操作保证了塔架的母线直线度，防止塔架直线度得不到保证时影响塔架尺寸精度，进而影响塔架整体的稳定性；

椭圆度控制范围：≥20mm 的卷圆样板，钢板椭圆度≤10mm； <20mm 的卷圆样板，钢板椭圆度≤15mm，与法兰相邻的两节塔架筒节必须满足此要求。

（9）环缝组对：将筒节与筒节的环缝、及法兰与筒节的环缝按预装要求组装到一起，纵缝对接坡口与环缝相同；在正式焊接前采用二氧化碳气体保护焊在筒节与筒节之间的对接坡口处用二氧化碳气体保护焊进行组对定位，先横向将一节一节筒节组装定位成塔段，再竖向从下往上，每隔300mm转动筒节进行点焊定位，采用实心气保焊焊丝E501T-1、电流200A-260A、电压28V-33V、焊接速度240mm/min-260mm/min；

组对过程需对起始位置、丁字缝（+/-800mm 范围）、距离丁字缝起每隔 30 度及收尾处划一横线，至少有一侧长度距离坡口边缘至少 200mm，使用石笔在横线的末端记录测量后的错边值，错边值必须带上正负号，见图4，以T1筒节外边缘为基准面，a代表T2筒节与T1筒节外边缘处于0间隙状态，为合格；b代表T2筒节外边缘较T1筒节外边缘伸出基准面；c代表T2筒节外边缘较T1筒节外边缘缩进基准面，错边值数据不少于 12处。

（10）环缝焊接与无损检测：先在内侧进行埋弧焊接，焊至盖面再在塔段筒节外侧采用碳弧气刨清根，并用磨光机打磨清根后塔段表面的渗碳层与溶渣，直至焊缝表面露出金属光泽后对盖面进行埋弧焊接，焊接参数：焊丝选用H10Mn2、焊剂选用SJ101，内侧焊接电流650A-740A、电压29V-33V、焊接速度25m/h-32m/h，外侧焊接电流700A-750A、电压33V-36V、焊接速度25m/h-32m/h；进行环缝无损检测。

（11）焊接内件：内件焊接前先参考内件布置图确定内件位置，然后用二氧化碳气体保护焊进行内件焊接，对焊缝进行磨平处理；内件焊接参数：焊丝采用E501T-1，焊接电流225A-275A，焊接电压28V-31V,焊接速度240mm/min-300mm/min。

（12）总检：检查塔架母线长度、对角线长度、内件焊接距离是否符合图纸要求，外观检验。

上述步骤（9）中筒节与筒节组对的具体做法为：将各筒节放置于两侧带有顶升机构的滚轮架上，将筒节与筒节的间隙调整到0-2mm，通过微调滚轮架两侧的顶升机构来调整筒节与筒节之间的错边量，错边量在0-2mm内为合格后进行点焊定位。

在纵缝焊接工序开始之前，需先制作纵缝焊接试板对焊接工艺评定的参数进行验证；引弧板与熄弧板两端焊接长度不得低于120mm；环缝与纵缝焊接等级均需符合现行国家标准《承压设备无损检测》NB/T 47013.3Ⅰ级合格。

Claims

1.一种大直径塔架制作新工艺，其特征在于，所述制作工艺具体包括以下步骤：

a、下料与开坡口：下出卷制塔架每段筒节的矩形钢板板材，对板材开坡口并清理板材的纵缝与环缝对接坡口；

b、卷弯：将板材送入三辊卷板机，下压上辊、并滚动下辊使得板材的曲率半径不断减小受到弯卷，一次行程后再将上辊下压一定距离并驱动下辊，使钢板进一步受到弯卷，将钢板弯卷成Ｃ型筒节，操作时需用卷圆样板检测弯曲板材的曲率半径；

c、纵缝组对、焊接：将纵缝对接坡口通过气保焊定位固定，在正式焊接前使用二氧化碳气体保护焊点焊定位；纵缝焊接步骤为，先在塔架筒节内部进行埋弧焊接，焊至盖面后在塔架每段筒节的外侧采用碳弧气刨清根，并用磨光机打磨清根后的渗碳层与溶渣，接着进行盖面焊接，焊接参数：焊丝选用H10Mn2、埋弧焊剂选用SJ101，内部焊接电流650A-740A、电压29V-33V、焊接速度25m/h-32m/h，外部焊接电流700A-750A、电压33V-36V、焊接速度25m/h-32m/h；

d、回圆与无损检测：将焊接后的筒节放置于电动滚轮上，旋转纵缝使用激光测距仪测量内径值检测其圆度，并进行纵缝无损检测；

e、环缝组对、焊接：筒节与筒节按预装要求进行组装，在正式焊接前在环缝对接坡口处用二氧化碳气体保护焊组对定位；环缝的具体焊接步骤为，先在内侧进行埋弧焊接，焊至盖面再在塔段筒节外侧采用碳弧气刨清根，并用磨光机打磨清根后塔段表面的渗碳层与溶渣，直至焊缝表面露出金属光泽后对盖面进行埋弧焊接，焊接参数：焊丝选用H10Mn2、焊剂选用SJ101，内侧焊接电流650A-740A、电压29V-33V、焊接速度25m/h-32m/h，外侧焊接电流700A-750A、电压33V-36V、焊接速度25m/h-32m/h；

f、环缝无损检测；

g、焊接内件；

h、总检：检查塔架母线长度、对角线长度、内件焊接距离是否符合图纸要求，外观检验。

2.根据权利要求1所述的一种大直径塔架制作新工艺，其特征在于，在步骤b卷弯步骤前需先进行预弯，将板材两端预弯到设定的曲率半径，具体操作为：在三辊卷板机上下辊之间送入提前制作完成的弯曲模型，弯曲模型与两个下辊的最高点相接触，将需预弯的板材的一端送入卷板机并放置于弯曲模型上，下压上辊使板材产生塑性变形，完成后用行车将板材吊出旋转180度后按照上述操作对板材另一端进行预弯；板材两端均预弯后，用石笔标记出板材纵向中心线，确保板材纵向中心线与滚筒轴向中心线保持严格平行，平行度1mm。

3.根据权利要求1所述的一种大直径塔架制作新工艺，其特征在于，步骤c中纵缝组对、步骤e中环缝组对的定位焊参数均为：焊丝E501T-1，焊接电流200A-260A，焊接电压28V-33V，焊接速度240mm/min-260mm/min。

4.根据权利要求2所述的一种大直径塔架制作新工艺，其特征在于，预弯操作在三辊卷板机或预弯压力机上进行。

5.根据权利要求1所述的一种大直径塔架制作新工艺，其特征在于，在进行步骤b在卷弯工序前需清除板材表面的氧化皮；在卷弯工序进行过程中，也应不断用气枪吹扫板材表面的氧化物。

6.根据权利要求1所述的一种大直径塔架制作新工艺，其特征在于，步骤g中内件焊接参数：焊丝采用E501T-1，焊接电流225A-275A，焊接电压28V-31V,焊接速度240mm/min-300mm/min。

7.根据权利要求1所述的一种大直径塔架制作新工艺，其特征在于，步骤e中筒节与筒节组对的具体做法为：将各筒节放置于两侧带有顶升机构的滚轮架上，将筒节与筒节的间隙调整到0-2mm，通过微调滚轮架两侧的顶升机构来调整筒节与筒节之间的错边量，错边量在0-2mm内为合格后进行点焊定位。