無錫北銘高強(qiáng)度鋼材  吳霞  供應(yīng)：

風(fēng)電塔架的鋼材：結(jié)構(gòu)鋼，Q345D/Q345E板/卷， 塔筒；Q345E， 法蘭。

風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)件母材為Q345E，屬于低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，符合GB/T 1591—2008標(biāo)準(zhǔn)，其化學(xué)成分和力學(xué)性能分別如表1和表2所示

345E 鋼的化學(xué)成分、 機(jī)械性能等技術(shù)條件的對比和分析， 提出了風(fēng)力發(fā)電塔筒中 Q345E 鋼所采用

的焊接工藝方法、 焊接材料和焊接規(guī)范， 并通過焊接試驗進(jìn)行了驗證 。 關(guān)鍵詞： 風(fēng)電塔筒； 焊接工藝； 沖擊韌性 中圖分類號： X505

1 前言
風(fēng)能是一種永不枯竭的非常環(huán)保的資源， 在我 東北、 華北和沿海等很大范圍內(nèi)都可以取 國的西北、 得， 風(fēng)能產(chǎn)業(yè)的前景非常廣闊， 發(fā)展速度越來越快， 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的單臺設(shè)計容量也越來越大 ， 塔架高 度越來越高。風(fēng)力發(fā)電塔的結(jié)構(gòu)是由鋼板卷制而成 的圓錐形筒體， 發(fā)電塔不但要承受機(jī)艙、 風(fēng)輪重達(dá)二 還要受到各種風(fēng)況下的動態(tài)風(fēng)載荷 三拾噸的重量， 作用， 使用環(huán)境惡劣， 不僅受到溫度、 溫度差的影響， 而且還受到風(fēng)沙的侵蝕， 因此對風(fēng)力發(fā)電塔的制造 筒體由下 要求非常高。塔架由基礎(chǔ)段和筒體組成， 段、 中段、 上段三段組成或由下段、 中下段、 中上段、 上段四段組成?；A(chǔ)段、 筒體各段、 發(fā)電機(jī)之間用法 蘭聯(lián)結(jié)。法蘭采用高頸法蘭與筒節(jié)對接焊接， 基礎(chǔ) 節(jié)底法蘭與基礎(chǔ)節(jié)采用焊透的組合焊縫， 進(jìn)人門框 與下段的焊接采用焊透的組合焊縫 。從基礎(chǔ)段到上 段， 厚度由 32 ～ 8mm 不等。基礎(chǔ)節(jié)底法蘭的厚度為 50 ～ 70mm， 進(jìn)人門框的厚度為 120 ～ 130mm。 塔架 采用的材料為 Q345E ， 是一種低溫用低合金高強(qiáng)度 鋼， 對焊縫的質(zhì)量要求很高。 因此， 制造風(fēng)力發(fā)電 作好焊接工藝評定， 制定切實可行的焊接工藝成 塔，
表1 牌號 16Mn Q345 E C≤ 0． 12 ～ 0． 20 0． 18 Mn 1． 2 ～ 1． 60 1． 00 ～ 1． 60

為制造廠的關(guān)鍵。

2 Q345 E 鋼的力學(xué)性能和化學(xué)成分分析
Q345E 鋼屬于低碳合金鋼， 符合 GB / T1591 － 1994《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼 》 ， 其母材金相為帶狀分 布的鐵素體 + 珠光體， 它是在 16Mn 合金鋼系列的 基礎(chǔ)上增加了一些微量合金元素， 并且嚴(yán)格控制 P 及 S 元素， 以提高其低溫度沖擊性能。 Q345E 鋼在 保證拉伸性能的基礎(chǔ)上， 側(cè)重改善鋼材的沖擊韌性； 為防止低溫環(huán)境下結(jié)構(gòu)脆斷， 增加了釩、 鈮、 鈦等細(xì) Q345E 鋼及 16Mn 鋼的化學(xué)成 化晶粒的微量元素， 分見表 1 ， 力學(xué)性能見表 2 。

3 Q345 E 鋼的焊接性能分析
Q345E 鋼材具有較低的碳當(dāng)量， 其焊接性能良 好， 對母材厚度小于 24mm 的 Q345E 鋼板焊接時不 需要預(yù)熱， 根據(jù) Q345E 低溫韌性的特殊要求， 同時 Q345E 鋼焊接時應(yīng)該選 為進(jìn)一步改善其抗裂性能， 擇氧化傾向小的堿性焊接材料； 并且嚴(yán)格控制焊接 規(guī)范參數(shù)， 控制母材熱輸入， 以保證焊接接頭焊縫金 屬及熱影響區(qū)的低溫沖擊韌性。

Q345 E 鋼及 16 Mn 鋼的化學(xué)成分 化學(xué)成分（ % ） P≤ S≤ 0． 045 0． 045 0． 025 0． 025 V Nb TI

Si≤ 0． 2 ～ 0． 55 0． 55 表2

0． 02 ～ 0． 15 0． 015 ～ 0． 06 0． 02 ～ 0． 20

Q345 E 鋼及 16 Mn 鋼的力學(xué)性能 Rel（ MPa） ≥300 ≥325 A（ % ） ≥19 ≥22 － 40℃ 時 Akv（ J） ≥27

材料規(guī)格 16Mnδ = 17 ～ 25 Q345Eδ = 24

Rm（ MPa） ≥490 470 ～ 630

第 24 期

車建設(shè)： 風(fēng)力發(fā)電塔筒中 Q345E 鋼的焊接

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4 焊接方法的選擇
4． 1 筒節(jié)縱縫、 環(huán)縫的焊接方法的選擇 由于風(fēng)力發(fā)電塔的筒節(jié)是一個圓錐體， 展開下 ； 料時為一個扇形 目前的數(shù)控火焰切割機(jī)無法氣割 曲線坡口， 機(jī)械加工曲線坡口也不現(xiàn)實， 而且埋弧焊 適宜長焊縫平位置焊， 因此基礎(chǔ)段、 下段、 中段、 上段 的小于 16mm 厚度的鋼板的縱焊縫、 環(huán)焊縫采用不 開坡口的埋弧自動焊， 大于等于 16mm 厚度的鋼板內(nèi) 內(nèi)環(huán)縫采用 Y 型坡口， 外邊碳弧氣刨清根后再 縱縫、 用埋弧自動焊蓋面， 采用平位置焊接， 效率比較高。 4． 2 擇 基礎(chǔ)節(jié)底法蘭與基礎(chǔ)節(jié)筒節(jié)之間的聯(lián)結(jié)位置為 垂直位置， 聯(lián)結(jié)焊縫為焊透的組合焊縫。 焊接不僅 要考慮焊接位置、 焊接效率、 焊接質(zhì)量、 焊接成本， 而 且要考慮防止焊接變形。焊條電弧焊對焊接位置的 要求不高， 但焊后變形大， 焊接效率低； 半自動熔化 但焊接效率相對 極二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊變形***小， 埋弧自動焊又偏低； 埋弧自動焊焊接變形小、 效率 高， 但對焊接位置的要求又高。綜合考慮， 采用埋弧 自動焊， 利用工裝使焊接位置處于船形位置進(jìn)行焊 接。 4． 3 內(nèi)置筒節(jié)法蘭與筒節(jié)的焊接方法的選擇 內(nèi)置筒節(jié)法蘭的平面度要求焊接后向筒節(jié)中心 傾斜， 法蘭內(nèi)邊緣與外邊沿距離為 1． 5 ～ 2mm， 法蘭 在加工法蘭時已加工出 2mm 的傾斜度， 為外購件， 這樣在焊接時要求不允許有焊接變形 。根據(jù)我廠焊 接方法， 采用埋弧自動焊是***理想的焊接方法 ， 如何 保證法蘭的傾斜度， 主要在焊接順序上考慮。 通常 的焊接順序是先焊筒節(jié)內(nèi)的焊縫， 外面碳弧氣刨清 根后再采用埋弧自動焊 （ 主要是碳弧氣刨清根時焊 工的工作環(huán)境比較好， 容易保證清根質(zhì)量 ） 。 由于
表3 牌號 H10MnSi

外面要碳弧氣刨清根必然要加工出坡扣， 焊接時的 焊接收縮量比沒有開坡口的內(nèi)側(cè)的收縮量要大 ， 造 不能保證法蘭向內(nèi)的傾斜度。 從 成法蘭向外傾斜， 焊縫寬的地方， 焊縫的橫向收縮量比焊 理論上來說， 縫窄的橫向收縮量要大。 在安排焊接工藝時， 先焊 ， ， 接外部的焊縫 且不開坡口 然后在內(nèi)部碳弧氣刨清 根， 加工出深 4 ～ 6mm， 寬 6 ～ 10mm 坡口再進(jìn)行焊 接。經(jīng)過實踐， 這樣容易保證焊接質(zhì)量且也容易保 證法蘭向筒節(jié)中心傾斜 2mm 的要求。 但是焊工在 克服困難。 內(nèi)部碳弧氣刨清根時必須認(rèn)真細(xì)致 ， 4． 4 門框與下段筒節(jié)的焊接方法的選擇 進(jìn)人門框的厚度為 125 ～ 130mm， 下段筒體的

基礎(chǔ)節(jié)底法蘭與基礎(chǔ)節(jié)筒節(jié)的焊接方法的選

厚度為 32mm， 進(jìn)人門框插入筒體在筒體上開坡口 門框焊縫收縮對筒體鋼板產(chǎn)生拉力 進(jìn)行組合焊接， 容易使門框下部的法蘭面出現(xiàn)不平， 門框的框是一 個不規(guī)則的長圓形結(jié)構(gòu)， 采用自動焊比較困難， 只有 采用手工焊條電弧焊和采用半自動 CO2 氣體保護(hù) 焊。手工焊條電弧焊與 CO2 氣體保護(hù)焊相比， 焊接 所以 CO2 氣體保護(hù)焊是理想的 效率低焊接變形大， ， 焊接方法 同時采用內(nèi)撐件將筒體撐圓后剛性定位 ， 防止筒體變形從而防止法蘭變形