[发明专利]一种风电机组球墨铸铁主机架的焊接修复方法

说明书

本发明公开一种风电机组球墨铸铁主机架的焊接修复方法，按照如下步骤进行：消除裂纹缺陷后制作坡口，坡口为单面V型坡口，垂直于坡口表面开设螺纹孔，螺纹孔中设置螺栓；在坡口的表面对螺栓进行焊接，具体的，采用氩弧焊绕螺栓进行打底焊接，同时在坡口的表面进行氩弧焊打底焊接，直至填满坡口表面；对整个坡口表面的氩弧焊打底层进行表面检测；使用焊条电弧焊进行分段焊接，继续填充坡口，每焊接完成一段，立即锤击该段焊缝表面，直至焊接完成；本方法可满足风电机组球墨铸铁主机架较深裂纹缺陷的焊接修复要求，与现有球墨铸铁主机架修复方法相比，本发明可提高修复质量，减少返修次数，易于在现场应用，可大幅提高风电机组主机架使用寿命。

技术领域

本发明属于焊接修复技术领域，其具体涉及一种风电机组球墨铸铁主机架的焊接修复方法

背景技术

主机架是风电机组的主要承载部件，支撑着风机的传动系统，通过主轴连接叶片轮毂，其上部安装有前轴承座、后轴承座及支撑齿轮箱的扭矩臂。主机架后部为辅机架，二者以紧固螺栓连接，辅机架的弯矩也通过紧固件作用于主机架。主机架承受应力较高，受力复杂，在实际的工作状态下，由于风速变化引起的复杂载荷变化和频繁的启动、停机，很容易造成主机架的冲击和振动，在主机架内部引起较大的动态应力，同时，在周期应力下长期工作也可能造成主机架的疲劳损伤，在一些应力集中部位引发力学性能下降、开裂等缺陷，影响机组安全运行。

主机架作为支撑件，需满足刚度、强度及稳定性的要求，材质一般为球墨铸铁，由于其组织中的碳要以球状石墨的形态存在，这在焊接状态下很难形成，使其焊接性较差。同时，由于焊缝金属冷却速度快，不同于铸铁在型砂中的冷却速度，并有部分铸铁母材熔入焊缝，使焊缝的含碳量增高，热影响区的半熔化区和焊缝易产生马氏体淬硬组织，而母材易产生白口组织等性能较差的组织，造成组织与力学性能的不均匀，容易在焊接过程中形成冷裂纹与热裂纹。另外，球墨铸铁表面组织气孔、夹杂较多，在焊接应力的作用下，都可以成为焊接打底与盖面过程中的裂纹源，使打底与盖面时出现裂纹的机率大增，进一步增加了其焊接的难度。

随着风电机组运行时间的延长，主机架会因周期及突发应力而产生裂纹，当前主要修复方法有两种，一种为机械固定法，将止裂钉打入裂纹两端及裂纹内部，阻止裂纹扩展的同时补足其强度。此方法优点是简单易行，缺点是无法消除裂纹缺陷，裂纹有扩展的风险，从而危及风电机组的安全运行。第二种为焊接方法，采用普通的对焊工艺进行，此方法优点是高效易行，但是在实践过程中常因为焊接过程中出现裂纹而修复失败。因此，现行方案均不能有效地修复风电机组球墨铸铁主机架的裂纹缺陷。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种风电机组球墨铸铁主机架裂纹缺陷的焊接方法，实现高效彻底地修复主机架裂纹缺陷，保证机组安全运行。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种风电机组球墨铸铁主机架的焊接修复方法，按照如下步骤进行：

消除裂纹缺陷后制作坡口，坡口为单面V型坡口，垂直于坡口表面开设螺纹孔，螺纹孔中设置螺栓；

在坡口的表面对螺栓进行焊接，具体的，采用氩弧焊绕螺栓进行打底焊接，同时在坡口的表面进行氩弧焊打底焊接，直至填满坡口表面；

对整个坡口表面的氩弧焊打底层进行表面检测；

使用焊条电弧焊进行分段焊接，继续填充坡口，每焊接完成一段，立即锤击该段焊缝表面，直至焊接完成。

所用螺栓为表面镀镍的螺栓，其屈服强度大于待修复母材的抗拉强度。

螺栓插入母材部分不少于10mm，两根螺栓间距为30-50mm，螺栓中心与坡口边缘距离大于2.5倍螺栓直径。

坡口面上的两列螺栓之间交错排列，螺栓竖直方向到达坡口中心面，水平方向不超过母材上表面。

采用氩弧焊工艺绕螺栓进行打底焊接时，焊丝型号为ERZNiFeMn，待打底层冷却后进行表面检测。

焊条电弧焊采用焊条型号为EZNiFe。