風(fēng)電塔筒焊接裂紋的修復(fù)

葛惠卿

通過(guò)對(duì)風(fēng)電塔筒法蘭和筒壁之間焊縫出現(xiàn)的延遲裂紋進(jìn)行分析，提出了合理的修復(fù)方案，滿足了使用要求。

1. 概述

我公司2010年中標(biāo)40臺(tái)1.25MW風(fēng)電塔筒制作項(xiàng)目，塔筒實(shí)物外形如圖1所示。塔筒制作完工后統(tǒng)一存放在一露天場(chǎng)地，發(fā)貨前在進(jìn)行外觀檢驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)一筒節(jié)上法蘭和筒壁之間的內(nèi)焊縫上出現(xiàn)兩條細(xì)小的微裂紋，裂紋位于法蘭側(cè)的焊縫熔合線上。由于該塔筒上所有焊縫焊后均已進(jìn)行外觀和超聲檢測(cè)，按JB/T 4730標(biāo)準(zhǔn)，Ⅰ級(jí)合格，因此出現(xiàn)該裂紋后我們非常重視，對(duì)該批次塔筒焊縫逐一進(jìn)行外觀檢測(cè)，其他位置未發(fā)現(xiàn)裂紋。在這種情況下，我們對(duì)該筒節(jié)出現(xiàn)的裂紋進(jìn)行了分析，確定了修復(fù)方案。

2. 產(chǎn)生裂紋原因分析

該塔筒筒節(jié)材料為Q345E熱軋鋼板，法蘭材料為Q345E,鍛件、法蘭和筒節(jié)之間采用埋弧焊進(jìn)行焊接，焊絲牌號(hào)為H10Mn2，焊劑牌號(hào)為SJ101。雖然這種材料的焊接性較好，但由于是低合金鋼，故具有一定的冷裂傾向。裂紋處于熔合線附近，由于采用埋弧焊焊接，晶粒較粗大，內(nèi)應(yīng)力較大。當(dāng)焊縫表面清理不干凈、焊絲帶銹、焊劑烘干不徹底等情況存在時(shí)，焊縫中擴(kuò)散氫含量增大，接頭性能脆化，在拉應(yīng)力作用下，便會(huì)產(chǎn)生延遲裂紋。

圖1 塔筒實(shí)物外形

3. 裂紋修復(fù)方案

由于該風(fēng)電塔筒需安裝在北方的寒冷地區(qū)，使用工況為動(dòng)載，對(duì)焊接質(zhì)量要求非常嚴(yán)格；該裂紋缺陷又在塔筒法蘭附近，返修時(shí)如焊接熱輸入較大，將會(huì)引起法蘭的平面度、內(nèi)傾度發(fā)生變化，影響裝配質(zhì)量，造成很大的返修工作量。因此，我們綜合分析了塔筒的各項(xiàng)性能要求，制定了詳細(xì)的修復(fù)方案，經(jīng)設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理方同意后實(shí)施。

返修過(guò)程如下：

（1）采用手砂輪將裂紋缺陷徹底打磨去除，同時(shí)打磨出適合于焊條電弧焊施焊的V形坡口。

（2）砂輪打磨后，對(duì)此位置進(jìn)行磁粉（MT）、著色（PT）檢測(cè)，目視無(wú)缺陷為合格。

（3）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量缺陷位置相關(guān)尺寸，測(cè)量結(jié)果：坡口深度5mm，坡口寬度10～11mm，坡口角度80°～90°，坡口距法蘭

內(nèi)表面最小距離為6～7mm，坡口長(zhǎng)度約70mm，如圖2所示。

圖2 缺陷位置相關(guān)尺寸

（4）采用手砂輪對(duì)施焊區(qū)域進(jìn)行清理，將坡口位置及兩側(cè)各20mm范圍內(nèi)清理干凈，不允許有探傷劑、水、浮土及銹跡等污物存在，保證施焊區(qū)域?yàn)楦蓛舻慕饘俦砻妗?/p>

（5）采用高韌性低氫焊條J507RH對(duì)缺陷部位進(jìn)行補(bǔ)焊，補(bǔ)焊前嚴(yán)格按要求對(duì)焊條進(jìn)行烘干。為了減少由于返修對(duì)法蘭平面度造成的影響，應(yīng)控制熱輸入，選用小規(guī)格的焊條進(jìn)行多層多道焊接，焊條直徑為3.2mm，焊接電流120～140A，電弧電壓24～26V，焊接速度12～15cm/min，層間溫度控制在80～120℃，每層焊接完畢后采用石棉布保溫、緩冷處理，仔細(xì)檢查焊縫表面，無(wú)缺陷后焊接下一層。發(fā)現(xiàn)缺陷后利用砂輪清除表面缺陷后再進(jìn)行下一層的焊接。

（6）補(bǔ)焊后，對(duì)補(bǔ)焊位置進(jìn)行100%的磁粉（MT）、超聲（UT）檢測(cè)，符合JB4730Ⅰ級(jí)為合格。先進(jìn)行MT檢測(cè)，無(wú)表面、近表面缺陷后再進(jìn)行UT檢測(cè)，檢查焊縫的內(nèi)部質(zhì)量。

（7）采用直徑為100mm的手砂輪對(duì)補(bǔ)焊位置仔細(xì)進(jìn)行修磨，保證和其他位置外觀一致，砂輪打磨后，再采用布砂輪進(jìn)行拋光處理。

（8）靜置24h后重新對(duì)補(bǔ)焊位置進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，先進(jìn)行磁粉（MT）、超聲（UT）檢測(cè)，合格后再進(jìn)行射線（RT）檢測(cè)，UT、MT符合JB4730Ⅰ級(jí)合格，RT符合JB4730Ⅱ級(jí)合格，RT檢測(cè)時(shí)，以缺陷位置為中心，布兩張片子。

（9）缺陷位置返修合格后，對(duì)此環(huán)焊縫的其他位置再一次進(jìn)行檢測(cè)，先進(jìn)行100%外觀檢測(cè)，合格后再進(jìn)行100%的超聲（UT）檢測(cè)，JB4730Ⅰ級(jí)合格。

（10）對(duì)缺陷焊縫采用上述檢測(cè)方法對(duì)焊接質(zhì)量檢測(cè)合格后再對(duì)法蘭的平面度、內(nèi)傾度進(jìn)行檢測(cè)。采用激光測(cè)平儀重新測(cè)量塔筒法蘭平面度、內(nèi)傾度，法蘭平面度為1.759mm，內(nèi)傾度0.985mm，平面度、內(nèi)傾度合格。

該塔筒按上述方案返修后，經(jīng)檢測(cè)產(chǎn)品質(zhì)量合格，發(fā)往現(xiàn)場(chǎng)安裝使用。

4. 結(jié)語(yǔ)

風(fēng)電塔筒出現(xiàn)的延遲裂紋按上述方案修復(fù)后，焊接質(zhì)量、法蘭平面度、內(nèi)傾度合格，滿足了相關(guān)技術(shù)要求，該塔筒在現(xiàn)場(chǎng)已安裝運(yùn)行兩年，未出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，運(yùn)行情況良好，實(shí)踐證明該修復(fù)方案正確、合理。

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葛惠卿，保定天威電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)有限公司，高級(jí)工程師。