CN117399747A - 一种风电塔筒法兰焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风电塔筒法兰焊接方法，包括分段筒节及法兰组对、环缝焊接、调整两端第一、二筒节的坡口间隙、分段剩余环缝焊接、法兰在焊接过程中要保持监控。本发明提供的法兰基本安装制作流程，分段筒节及法兰整体组对方式，减少工序流程，提高组对效率；本发明提供的环缝焊接采用多头同时焊接方式，每条焊缝采用一个焊接机位，所有焊缝同时焊接，显著提高筒节焊缝的焊接效率；环缝焊接后再调整两端第一、二筒节的坡口间隙至法兰平行度与同轴度满足要求，既保证了法兰与筒节的焊缝间隙均匀，又能调整整个筒段两端法兰的平行度和同轴度直至满足设计要求；本发明提高了了海上风电塔筒法兰安装焊接效率，降低海上风电塔筒安装的施工成本。

Description

一种风电塔筒法兰焊接方法
技术领域
本发明涉及海上风电塔筒技术领域，特别地是一种风电塔筒法兰焊接方法。
背景技术
我国海上风能资源丰富，根据全国普查成果，我国5～25米水深、50米高度海上风电开发潜力约2亿千瓦；5～50米水深、70米高度海上风电开发潜力约5亿千瓦，行业开发前景广阔。
海上风电的蓬勃发展，带动海上塔筒及风机安装的热潮，塔筒是风电机组和基础环间的连接构件，传递上部数百吨重的风机荷载，是实现风电机组维护、输变电等功能所需重要部件。随着我国海上风电规模的不断扩大及深远海风电场的开发，海上风机发电功率大型化，目前已经下线科研样机功率实现20MW级。塔筒也随之向超高、超重、超大方向发展。塔筒法兰直径达到9米，在法兰装配、焊接等环节易发生变形，法兰平面度、圆度、内倾度等不满足设计要求，从而影响塔筒的使用功能，降低使用寿命。以往塔筒法兰采用地面卧装方式，与第一节筒节水平组装，然后翻转竖起后再与其他筒段组对，工序较复杂，周期长。
发明内容
针对现有技术方法中存在的问题，本发明的目的在于提供一种风电塔筒法兰焊接方法，减少海上风电塔筒法兰安装焊接所需时间提高效率，确保法兰的安装精度满足设计和规范的要求。
本发明通过以下技术方案实现的：
一种风电塔筒法兰焊接方法，包括如下步骤进行：
步骤S1、分段筒节及法兰组对：
步骤S11、回圆好的筒节在筒壁内侧标记好四等分线；
步骤S12、将到货检验合格的分段底端法兰及相邻管节吊装至组对滚轮架，通过筒节与法兰对接口的周长差均匀布置好环缝错边，并根据管节加工图及四等分线调整好筒节四分点对应法兰螺栓孔的相对位置；
步骤S13、分段底端法兰与筒节组对好后，再按步骤S11至步骤S12组对筒节及分段顶端法兰，组对过程中严格控制环缝错边及直线度，且注意当组对好两条环缝后应及时进行环缝打底焊；
步骤S14、若法兰供应不及时时可先行组对筒节，当筒节组对好后再进行顶、底端法兰组对；
步骤S2、环缝焊接，焊前精度检测合格后根据塔筒焊接工艺要求进行环缝焊接，首先进行内侧坡口焊接，单个分段的内侧环缝可多条焊缝同时焊接，焊接工位以中间环缝为中点，间隔一条环缝来布置；内焊焊接结束后进行外侧清根外侧焊接；
步骤S3、调整两端第一、二筒节的坡口间隙，中间筒节环缝焊接完无损检测合格后通过全站仪检测顶、底两法兰端面的平行度及同轴度；根据四等分线来测量平行度、同轴度，若其中之一超差3mm则需根据测量点位来定位超差位置，对顶底两端的第一、二筒节的环缝进行定位刨开，控制相对间隙以使精度满足要求；
步骤S4、分段剩余环缝焊接：分段平行度、同轴度等精度调整好后进行法兰与筒节环缝及第一、二筒节环缝的焊接；注意根据法兰焊缝厚度不同，焊接方式不同，包括以下步骤：
步骤S41、顶部法兰：①对外侧进行气保焊打底；②内侧埋弧焊填充，埋弧焊填充2~3层后进行外侧气刨；③外侧打磨干净后进行埋弧焊填充仅留盖面一道焊；④转至内侧进行埋弧焊填充仅留盖面一道焊；⑤外侧盖面结束后进行内侧盖面；
步骤S42、第三连接法兰：①对内侧进行气保焊打底；②外侧埋弧焊填充盖面结束后内侧气刨；③内侧打磨干净后进行埋弧焊填充盖面；
步骤S43、第一、二连接法兰：①对外侧进行气保焊打底；②内侧埋弧焊填充，埋弧焊填充2~3层后进行外侧气刨；③外侧打磨干净后进行埋弧焊填充盖面；④转至内侧进行埋弧焊填充盖面；
步骤S44、底部T型法兰：①对外侧进行气保焊打底；②内侧埋弧焊填充，埋弧焊填充2~3层后进行外侧气刨；③外侧打磨干净后进行埋弧焊填充仅留盖面一道焊；④转至内侧进行埋弧焊填充仅留盖面一道焊；⑤外侧盖面结束后进行内侧盖面；
步骤S5、法兰在焊接过程中要保持监控，防止内倾或外翻超标。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述步骤S12中，法兰与第一筒节的组对间隙要趋于0，单处定位焊长度不小于100mm，焊厚不小于8mm。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述步骤S13中，法兰与筒节环缝及第一、二筒节环缝仅做定位焊处理。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述步骤S41中，顶部法兰的厚度T=52mm，内倾度≤0.5mm，平面度≤0.5mm。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述步骤S42中，第三连接法兰的厚度T=28mm，内倾度≤1.5mm，平面度≤1.5mm。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述步骤S43中，第一、二连接法兰的厚度T=39/32mm，内倾度≤1.5mm，平面度≤1.5mm。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述步骤S44中，底部T型法兰的厚度T=58mm，内倾度≤1.5mm，平面度≤1.5mm。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的法兰基本安装制作流程，分段筒节及法兰整体组对方式，减少工序流程，提高组对效率；本发明提供的环缝焊接（除两端法兰环缝与两端第一、二筒节环缝外）采用多头同时焊接方式，每条焊缝采用一个焊接机位，所有焊缝同时焊接，显著提高筒节焊缝的焊接效率；环缝焊接后再调整两端第一、二筒节的坡口间隙至法兰平行度与同轴度满足要求，既保证了法兰与筒节的焊缝间隙均匀，又能调整整个筒段两端法兰的平行度和同轴度直至满足设计要求。
本发明提供的法兰与筒节连接焊缝的焊接工艺，针对不同的板厚，摸索出不同的焊道布置顺序，确保法兰焊缝焊接后不外翻，平面度，平行度等符合设计要求。
本发明减少了海上风电塔筒法兰安装焊接所需时间提高效率，降低海上风电塔筒安装的施工成本；确保法兰的安装精度满足设计和规范的要求，减少不必要的返工。
附图说明
图1为本发明实施例分段筒节及法兰组对示意图；
图2为本发明实施例调整两端第一、二筒节坡口间隙示意图；
图3为本发明实施例法兰内倾度测量示意图。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此以本发明的示意性实施例及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后、上端、下端、顶部、底部……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征；另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
以下结合附图1-3对本发明作进一步详细说明。
本发明涉及一种风电塔筒法兰焊接方法：
法兰基本安装制作流程：
分段筒节及法兰组对→环缝焊接（除两端法兰环缝与两端第一、二筒节环缝外）→调整两端第一、二筒节的坡口间隙至法兰平行度与同轴度满足要求→剩余焊缝环缝焊接→完工。
各工序制作方法及控制要点：
1. 分段筒节及法兰组对
1）回圆好的筒节在筒壁内侧标记好四等分线（即0°、90°、180°、270°位置）。
2）将到货检验合格的分段底端法兰及相邻管节吊装至组对滚轮架，通过筒节与法兰对接口的周长差均匀布置好环缝错边，并根据管节加工图及四等分线调整好筒节四分点对应法兰螺栓孔的相对位置。注意法兰与第一筒节的组对间隙要趋于0，单处定位焊长度应不小于100mm，焊厚不小于8mm。
3）分段底端法兰与筒节组对好后再按上述方式组对筒节及分段顶端法兰，组对过程中严格控制环缝错边及直线度，且注意当组对好两条环缝后应及时进行环缝打底焊（法兰与筒节环缝及第一、二筒节环缝仅做定位焊处理）。
4）若法兰供应不及时时可先行组对筒节，当筒节组对好后再进行顶、底端法兰组对。
2. 环缝焊接（除两端法兰环缝与两端第一、二筒节环缝外）
焊前精度检测合格后根据塔筒焊接工艺要求进行环缝焊接，首先进行内侧坡口焊接，单个分段的内侧环缝可多条焊缝同时焊接，焊接工位尽量以中间环缝为中点，间隔一条环缝来布置。内焊焊接结束后进行外侧清根外侧焊接。
3. 调整两端第一、二筒节的坡口间隙
中间筒节环缝焊接完无损检测合格后通过全站仪检测顶、底两法兰端面的平行度及同轴度。根据四等分线来测量平行度、同轴度，若其中之一超差3mm则需根据测量点位来定位超差位置，对顶底两端的第一、二筒节的环缝进行定位刨开，控制相对间隙以使精度满足要求。
4. 分段剩余环缝焊接
分段平行度、同轴度等精度调整好后进行法兰与筒节环缝及第一、二筒节环缝的焊接。注意根据法兰焊缝厚度不同，焊接方式不同，详见下述。
1）顶部法兰（T=52mm，内倾度≤0.5mm，平面度≤0.5mm）：①对外侧进行气保焊打底；②内侧埋弧焊填充，埋弧焊填充2~3层后进行外侧气刨；③外侧打磨干净后进行埋弧焊填充仅留盖面一道焊；④转至内侧进行埋弧焊填充仅留盖面一道焊；⑤外侧盖面结束后进行内侧盖面。
2）第三连接法兰（T=28mm，内倾度≤1.5mm，平面度≤1.5mm）：①对内侧进行气保焊打底；②外侧埋弧焊填充盖面结束后内侧气刨；③内侧打磨干净后进行埋弧焊填充盖面。
3）第一、二连接法兰（T=39/32mm，内倾度≤1.5mm，平面度≤1.5mm）：①对外侧进行气保焊打底；②内侧埋弧焊填充，埋弧焊填充2~3层后进行外侧气刨；③外侧打磨干净后进行埋弧焊填充盖面；④转至内侧进行埋弧焊填充盖面。
4）底部T型法兰（T=58mm，内倾度≤1.5mm，平面度≤1.5mm）：①对外侧进行气保焊打底；②内侧埋弧焊填充，埋弧焊填充2~3层后进行外侧气刨；③外侧打磨干净后进行埋弧焊填充仅留盖面一道焊；④转至内侧进行埋弧焊填充仅留盖面一道焊；⑤外侧盖面结束后进行内侧盖面。
5）注：法兰在焊接过程中要保持监控，防止内倾或外翻超标。
与现有的技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的法兰基本安装制作流程，分段筒节及法兰整体组对方式，减少工序流程，提高组对效率；本发明提供的环缝焊接（除两端法兰环缝与两端第一、二筒节环缝外）采用多头同时焊接方式，每条焊缝采用一个焊接机位，所有焊缝同时焊接，显著提高筒节焊缝的焊接效率；环缝焊接后再调整两端第一、二筒节的坡口间隙至法兰平行度与同轴度满足要求，既保证了法兰与筒节的焊缝间隙均匀，又能调整整个筒段两端法兰的平行度和同轴度直至满足设计要求。
本发明提供的法兰与筒节连接焊缝的焊接工艺，针对不同的板厚，摸索出不同的焊道布置顺序，确保法兰焊缝焊接后不外翻，平面度，平行度等符合设计要求。
本发明减少了海上风电塔筒法兰安装焊接所需时间提高效率，降低海上风电塔筒安装的施工成本；确保法兰的安装精度满足设计和规范的要求，减少不必要的返工。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种风电塔筒法兰焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、分段筒节及法兰组对：
步骤S11、回圆好的筒节在筒壁内侧标记好四等分线；
步骤S12、将到货检验合格的分段底端法兰及相邻管节吊装至组对滚轮架，通过筒节与法兰对接口的周长差均匀布置好环缝错边，并根据管节加工图及四等分线调整好筒节四分点对应法兰螺栓孔的相对位置；
步骤S13、分段底端法兰与筒节组对好后，再按步骤S11至步骤S12组对筒节及分段顶端法兰，组对过程中严格控制环缝错边及直线度，且注意当组对好两条环缝后应及时进行环缝打底焊；
步骤S14、若法兰供应不及时时可先行组对筒节，当筒节组对好后再进行顶、底端法兰组对；
步骤S2、环缝焊接，焊前精度检测合格后根据塔筒焊接工艺要求进行环缝焊接，首先进行内侧坡口焊接，单个分段的内侧环缝可多条焊缝同时焊接，焊接工位以中间环缝为中点，间隔一条环缝来布置；内焊焊接结束后进行外侧清根外侧焊接；
步骤S3、调整两端第一、二筒节的坡口间隙，中间筒节环缝焊接完无损检测合格后通过全站仪检测顶、底两法兰端面的平行度及同轴度；根据四等分线来测量平行度、同轴度，若其中之一超差3mm则需根据测量点位来定位超差位置，对顶底两端的第一、二筒节的环缝进行定位刨开，控制相对间隙以使精度满足要求；
步骤S4、分段剩余环缝焊接：分段平行度、同轴度等精度调整好后进行法兰与筒节环缝及第一、二筒节环缝的焊接；注意根据法兰焊缝厚度不同，焊接方式不同，包括以下步骤：
步骤S41、顶部法兰：①对外侧进行气保焊打底；②内侧埋弧焊填充，埋弧焊填充2~3层后进行外侧气刨；③外侧打磨干净后进行埋弧焊填充仅留盖面一道焊；④转至内侧进行埋弧焊填充仅留盖面一道焊；⑤外侧盖面结束后进行内侧盖面；
步骤S42、第三连接法兰：①对内侧进行气保焊打底；②外侧埋弧焊填充盖面结束后内侧气刨；③内侧打磨干净后进行埋弧焊填充盖面；
步骤S43、第一、二连接法兰：①对外侧进行气保焊打底；②内侧埋弧焊填充，埋弧焊填充2~3层后进行外侧气刨；③外侧打磨干净后进行埋弧焊填充盖面；④转至内侧进行埋弧焊填充盖面；
步骤S44、底部T型法兰：①对外侧进行气保焊打底；②内侧埋弧焊填充，埋弧焊填充2~3层后进行外侧气刨；③外侧打磨干净后进行埋弧焊填充仅留盖面一道焊；④转至内侧进行埋弧焊填充仅留盖面一道焊；⑤外侧盖面结束后进行内侧盖面；
步骤S5、法兰在焊接过程中要保持监控，防止内倾或外翻超标。
2.根据权利要求1所述的一种风电塔筒法兰焊接方法，其特征在于：所述步骤S12中，法兰与第一筒节的组对间隙要趋于0，单处定位焊长度不小于100mm，焊厚不小于8mm。
3.根据权利要求1所述的一种风电塔筒法兰焊接方法，其特征在于：所述步骤S13中，法兰与筒节环缝及第一、二筒节环缝仅做定位焊处理。
4.根据权利要求1所述的一种风电塔筒法兰焊接方法，其特征在于：所述步骤S41中，顶部法兰的厚度T=52mm，内倾度≤0.5mm，平面度≤0.5mm。
5.根据权利要求1所述的一种风电塔筒法兰焊接方法，其特征在于：所述步骤S42中，第三连接法兰的厚度T=28mm，内倾度≤1.5mm，平面度≤1.5mm。
6.根据权利要求1所述的一种风电塔筒法兰焊接方法，其特征在于：所述步骤S43中，第一、二连接法兰的厚度T=39/32mm，内倾度≤1.5mm，平面度≤1.5mm。
7.根据权利要求1所述的一种风电塔筒法兰焊接方法，其特征在于：所述步骤S44中，底部T型法兰的厚度T=58mm，内倾度≤1.5mm，平面度≤1.5mm。
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