[发明专利]一种风电管塔式塔架的制备方法

说明书

技术领域

 本发明涉及风力发电设备的制造技术领域，具体涉及一种风电管塔式塔架的制备方法。

背景技术

风能作为一种清洁的可再生能源，风力发电是除水资源开发外，技术最成熟、最具大规模的发电方式。风力发电具有清洁、保护环境、经济效益好、可再生、永不枯竭、基建周期短、占地少、投资少、装机规模灵活、技术相对成熟、自动控制水平高、运行管理人员少等优点。

并网型风力发电机组的设计寿命一般为20年，塔架高度在40 m以上，位于塔架顶部的机舱重达几十吨。目前风力发电机组单台设计容量越来越大，塔架高度也越来越高。作为风力发电机组的重要组成部分－机组塔架，其同心度、失圆度及上下面平行度等制造尺寸公差要求很高，焊缝质量要求很严格，因此其制作难度较大。现有技术中，塔架类型主要有桁架式、管塔式等。桁架式塔架造价低廉，缺点是维护不方便。管塔式塔架用钢板卷制焊接而成，形成上小下大的圆锥管，内部装设扶梯直通机舱。管塔式塔架（亦称塔筒）结构紧凑，安全可靠，维护方便，且外形美观，虽然造价较桁架式塔架高，但仍被广泛采用。

风电塔筒是风电机组的关键配套设备，是风电机组重要的组成部分，是整机安全运行的前提和保证。因此，塔筒制造技术要求高，一台1.5MW风电机组，塔高70 m，同轴度要求≤50mm，法兰平行度≤2mm，法兰平面度≤2mm，直线度≤1/1000，筒节组对错边量≤3mm。目前，我国风电塔筒的生产工艺流程一般如下：数控切割机下料，厚板需要开坡口，卷板机卷板成型后，点焊，定位，确认后进行内外纵缝的焊接，圆度检查后，如有问题进行二次较圆，单节筒体焊接完成后，采用液压组对滚轮架进行组对点焊后，焊接内外环缝，直线度等公差检查后，焊接法兰后，进行焊缝无损探伤和平面度检查，喷砂，喷漆处理后，完成内件安装和成品检验后，运输至安装现场。其中传统筒体组对为立式组对，具体操作方法为：先将第一节筒节立式放在平整的地面上，行车采用竖板吊钳起吊，将第二节筒节置于第一节筒节上，纵缝相错180°。行车始终处于辅助状态。以纵缝为基准，沿圆周方向依次强力组对、焊固。组装完毕后，焊接修磨竖板吊钳留下的l mm左右的抓痕与原筒节母材一致，这种装配方式组装质量不稳定，工作效率低，工人劳动强度大，行车利用率低，造成极大的资源浪费。

为了提高焊缝的强度，日本专利JP2005-041092公开了用于高强度Cr-Mo钢且低温韧性和抗SR裂性优异的焊缝金属，包括0.02～0.10％C (质量％；下同)、0.05～0.4％Si、0.3～1.3％Mn、0.8～3.25％Cr、至多2％(包括0％)Mo、0.30～1.0％V、至多0.03％N，其中Al、Ti和Ni含量分别抑制到至多0.03％、至多0.03％和至多0.40％；Mn含量[Mn]和Ni含量[Ni]总和([Mn]+[Ni])至多为1.2％；其余是Fe和不可避免杂质，其中P、S、Sn、As和Sb含量每种都抑制到至多0.01％；O含量至多0.040％；由表达式定义的EV值满足EV≥0.00；具有至少0.2 μm等效圆周直径和在625℃下进行10小时应力消除退火之后存在于焊接区的非热影响区的碳化物数至多1.0个/μm²。很适合用于高强度Cr-Mo钢中的该焊缝金属在保持高温强度的同时，改善了韧性，尤其是低温韧性和抗SR裂性。但是这种焊缝金属含有较多的昂贵合金元素，生产成本高，且焊接区需在625℃下进行10小时的应力消除退火处理，能耗高，周期长。

中国发明专利CN1411939则公开了一种改善埋弧焊焊缝金属韧性的工艺，在埋弧焊焊接过程中采用氩气保护，通过降低焊缝金属总的N含量来改善焊缝金属的韧性；所述氩气保护为沿焊接方向、在电弧的前方或在电弧的四周施加氩气保护，其氩气流量为5～15ml/min。采用本发明能降低焊缝金属总的N含量达10～55 ppm，使接头的低温冲击韧性提高30～50％。中国发明专利CN101215625还公开了一种改变焊缝组织性能的形变热处理方法，采用中频感应加热方式将焊缝快速、均匀加热到相变温度以上，在此温度下迅速对焊缝进行碾压，在碾压力和温度的作用下，使对接焊缝晶粒细化，焊缝的性能得到改善，达到与母材基本一致的程度。该发明通过对焊缝按一定的工艺条件进行加热和碾压处理，细化焊缝晶粒，消除焊缝残余应力，提高焊缝塑性韧性，改善了焊缝的组织性能，使焊缝晶粒度由原来的0级左右提高到12级左右并与母材接近，使焊缝获得与母材基本一致的组织和力学性能。