風電塔筒焊接裂紋的修復

風電塔筒焊接裂紋的修復

葛惠卿

通過對風電塔筒法蘭和筒壁之間焊縫出現的延遲裂紋進行分析，提出了合理的修復方案，滿足了使用要求。

1. 概述

我公司2010年中標40臺1.25MW風電塔筒制作項目，塔筒實物外形如圖1所示。塔筒制作完工后統一存放在一露天場地，發貨前在進行外觀檢驗時，發現一筒節上法蘭和筒壁之間的內焊縫上出現兩條細小的微裂紋，裂紋位于法蘭側的焊縫熔合線上。由于該塔筒上所有焊縫焊后均已進行外觀和超聲檢測，按JB/T 4730標準，Ⅰ級合格，因此出現該裂紋后我們非常重視，對該批次塔筒焊縫逐一進行外觀檢測，其他位置未發現裂紋。在這種情況下，我們對該筒節出現的裂紋進行了分析，確定了修復方案。

2. 產生裂紋原因分析

該塔筒筒節材料為Q345E熱軋鋼板，法蘭材料為Q345E,鍛件、法蘭和筒節之間采用埋弧焊進行焊接，焊絲牌號為H10Mn2，焊劑牌號為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，內應力較大。當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，焊縫中擴散氫含量增大，接頭性能脆化，在拉應力作用下，便會產生延遲裂紋。

圖1 塔筒實物外形

3. 裂紋修復方案

由于該風電塔筒需安裝在北方的寒冷地區，使用工況為動載，對焊接質量要求非常嚴格；該裂紋缺陷又在塔筒法蘭附近，返修時如焊接熱輸入較大，將會引起法蘭的平面度、內傾度發生變化，影響裝配質量，造成很大的返修工作量。因此，我們綜合分析了塔筒的各項性能要求，制定了詳細的修復方案，經設計單位、監理方同意后實施。

返修過程如下：

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

（2）砂輪打磨后，對此位置進行磁粉（MT）、著色（PT）檢測，目視無缺陷為合格。

（3）現場測量缺陷位置相關尺寸，測量結果：坡口深度5mm，坡口寬度10～11mm，坡口角度80°～90°，坡口距法蘭

內表面最小距離為6～7mm，坡口長度約70mm，如圖2所示。

圖2 缺陷位置相關尺寸

（4）采用手砂輪對施焊區域進行清理，將坡口位置及兩側各20mm范圍內清理干凈，不允許有探傷劑、水、浮土及銹跡等污物存在，保證施焊區域為干凈的金屬表面。

（5）采用高韌性低氫焊條J507RH對缺陷部位進行補焊，補焊前嚴格按要求對焊條進行烘干。為了減少由于返修對法蘭平面度造成的影響，應控制熱輸入，選用小規格的焊條進行多層多道焊接，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，仔細檢查焊縫表面，無缺陷后焊接下一層。發現缺陷后利用砂輪清除表面缺陷后再進行下一層的焊接。

（6）補焊后，對補焊位置進行100%的磁粉（MT）、超聲（UT）檢測，符合JB4730Ⅰ級為合格。先進行MT檢測，無表面、近表面缺陷后再進行UT檢測，檢查焊縫的內部質量。

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

（8）靜置24h后重新對補焊位置進行無損檢測，先進行磁粉（MT）、超聲（UT）檢測，合格后再進行射線（RT）檢測，UT、MT符合JB4730Ⅰ級合格，RT符合JB4730Ⅱ級合格，RT檢測時，以缺陷位置為中心，布兩張片子。

（9）缺陷位置返修合格后，對此環焊縫的其他位置再一次進行檢測，先進行100%外觀檢測，合格后再進行100%的超聲（UT）檢測，JB4730Ⅰ級合格。

（10）對缺陷焊縫采用上述檢測方法對焊接質量檢測合格后再對法蘭的平面度、內傾度進行檢測。采用激光測平儀重新測量塔筒法蘭平面度、內傾度，法蘭平面度為1.759mm，內傾度0.985mm，平面度、內傾度合格。

該塔筒按上述方案返修后，經檢測產品質量合格，發往現場安裝使用。

4. 結語

風電塔筒出現的延遲裂紋按上述方案修復后，焊接質量、法蘭平面度、內傾度合格，滿足了相關技術要求，該塔筒在現場已安裝運行兩年，未出現質量問題，運行情況良好，實踐證明該修復方案正確、合理。

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葛惠卿，保定天威電氣設備結構有限公司，高級工程師。