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[摘 要]随着各种自然资源紧缺现象的不断加剧，新能源开发与利用受到国家相关部门的重视与大力支持，经过长时间的努力，我国在新能源开发与利用方面有了一定突破和成效，太阳能、风能以及地热能等可再生新能源陆续得到实际应用。其中风力发电是风能的重要应用途径，风电塔筒是风力发电的关键设备之一，主要作用是支撑发电机组并消减发电机组运行过程中的震动，风电塔筒自身质量直接影响着发电机组的运行状态和运行效率，主要分析风电塔筒制造技术及质量控制。
[关键词]风电塔筒;制造技术;质量控制
[中图分类号]TM76 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）08–00–03
[Abstract]With the continuous intensification of the shortage of various natural resources， The development and utilization of new energy is valued and strongly supported by relevant departments of the national level， After a long period of effort， China has made certain breakthroughs and achievements in the development and utilization of new energy， Renewable new energy such as solar energy， wind energy and geothermal energy have been successively applied， Wind power generation is an important application way of wind energy， Wind tower tube is one of the key equipment for wind power， The main function is to support the generator set and reduce the vibration during its operation， The quality of the wind turbine tower tube itself directly affects the operating state and operating efficiency of the generator unit， This paper mainly analyzes and discusses the manufacturing technology and quality control of the wind power tower cylinder.
[Keywords]wind power tower tube; manufacturing technology; quality control
随着环境保护、节能减排以及生态建设等工作的不断深化，我国对可再生清洁型新能源开发与利用取得极大进展，这在一定程度上促进了风电行业的建设与发展。在风电企业建设中，风电塔筒制造是至关重要的，制造質量涉及到整个发电机组的安全有序运行，对于风电企业经济效益也有重大影响。分析塔筒制造流程和技术实施，积极探寻风电塔塔筒法兰焊接工序优化措施，有利于促进风电项目建设的推进，对提高风电项目运行效应意义重大。
1 塔筒制造流程
风电塔筒是整个风力发电系统的骨架结构，对发电机组起到支撑作用。因此，在进行风电塔筒的制造过程中，要严格控制制造质量，确保其在使用过程中不发生问题。为了使风电塔筒的质量达到要求，需要在制造塔筒的过程中进行严格的质量控制工作。从设计图纸出发，制造单位技术部门需对设计图纸进行分解、消化，并转化为生产加工图纸，同时与设计厂家技术部门进行沟通确认，对设计细节进行充分分析，及时修正设计之中的不合理之处。同时，还需对重点环节进行细化设计，明确所需的制造工艺和制造流程，提高图纸的可操作性和指导性。另外，在正式开始设备制造之前，还要组织设计人员与生产人员进行沟通交流，由设计人员向生产人员进行解释，使生产人员明确生产需求，避免因生产人员的理解偏差造成产品质量不达标。除了上述工作之外，原料采购工作对于风电塔筒的制造也是非常重要的，需要采购人员做好市场调研工作，在进行钢材、法兰等原材料的采购过程中严把质量关。在进行塔筒的制作过程中，需要生产部门严格执行生产工艺流程要求，质量部门对产品质量进行严格检查，只有产品质量达到要求后，才可将其交付给用户。
2 风电塔筒制造具体方案
2.1 材料与检验
钢材、法兰等材料作为风电塔筒的主体材料，其质量的好坏关乎后续生产出的产品是否满足质量要求。因此，在材料购置进厂之后，需要对其进行严格的质量检验，从标识确认所采购的材料材质、规格尺寸是否满足设计要求，从外观质量、无损检测及理化检测等方面，确保材料各项性能满足国家相关标准要求。
2.2 钢板下料
通常，常采用数控切割机进行钢板材料加工。以设计图纸为依据，通过数控编程的方式进行设计，反复验证程序是否与图纸设计需求相符，而后开展钢板切割工作。对切割完成的钢板，需要采用无应力钢字头移植项目名称、产品编号、钢板编号、材料、炉批号等信息。标识要求防腐后仍能清晰可见，并尽量避免损伤母材。要求筒节数控下料，边长误差≤2 mm，对角线误差≤3 mm。下料切割后，必须处理切口及切口周围表面损坏和硬化区域，直至没有凹坑、裂纹，需去除切口边缘飞边毛刺。坡口加工表面无分层、裂纹、夹渣等缺陷。 2.3 卷板及校圆
筒节卷制方向应与钢板轧制方向一致，卷制前应清理钢板表面氧化皮及其他杂质。根据塔筒图纸要求分别制作不同的内、外弧度样板，用样板检查以保证筒节弧度均匀性。检查筒体任意横切断面椭圆度;要求筒体任意横切断面公差应为Dmax/Dmin≤1.005。任意局部表面凹凸度满足技术要求（图1）。
筒节纵焊缝充分冷却后，对筒节进行校圆。校圆过程中重点测量筒节的弧度，大、小口的各方向直径差等，测量尺寸时要完全松开压辊，让筒节处于松弛自然放置状态。确认筒节的圆度，直径差，最大、最小直径差等数据合格后，才能吊离卷板机，进入下道工序。
2.4 组对
筒节与筒节组对采用外壁对齐或者中对齐，相邻不同厚度对接时当板厚Δt≥4 mm时应对较厚板做削薄处理，采取Δt/h≤1/4的圆滑过度。若设计要求中心对齐时，可按中心对齐确定错边量。筒节与筒节环缝对口间隙一般为0～2 mm，相邻筒节纵缝错开180°，筒节与筒节错边量偏差。
如制造单位在组对筒节时出现外壁错边的情况，应对本筒节错边长度及错边最大值进行测量，依据技术规范查看是否在允许范围之内，如超出标准要求，则应向制造单位进行反馈，并要求制造单位制定返修方案，返修方案经设计方和监理方共同认可后方可实施，返修完成检验合格后才可以进入下一道工序。
2.5 焊接
焊条、焊剂在使用前须按相关规定进行烘干、保温、领用。焊前先用砂轮打磨去除坡口内及两侧25 mm范围内的所有杂物、锈斑和油污等，直至露出金属光泽后才可进行施焊。
焊接环境温度应大于5 ℃（低于5 ℃时，应在施焊处100 mm范围内加热到15 ℃以上），相对湿度应<90%。雨、雪环境下，焊接工作区必须采取适当的措施防风雨。
焊缝区域要根据材料类型和部件厚度充分预热。如果引入热量少或者热量散失快，工件必须预热，如果局部温度过高也会影响机械性能，施焊时应避免。
焊接门框预热：门框和焊接筒体两个部件都必须充分预热。要求两个部件必须在距离焊缝100 mm处加热到100～125 ℃。整个焊接过程中不低于预热温度。
法兰与筒节焊合时，应将筒节纵焊缝置于法兰的相邻两螺栓孔之间。
门框与筒体焊接应在法兰焊合后进行，门框与筒体的焊接采用气体保护焊，焊缝全熔透。
门框中线与相邻筒节纵、环缝应相互错开，纵向焊缝与门框中线相错90?。
附件焊接采用手工电弧焊，焊接位置不得位于焊缝上。
焊接接头必须以尽可能最佳的顺序焊接。焊接（顺序）计划中确定的工艺必须保证进行焊接的部件具有较低的内部应力，并且可以不受限制地收缩（例如门框-筒体-塔筒基础法兰的过渡区域）。
2.6 防腐
喷砂处理前，塔筒内外表面不能留有任何外来的残留物，如焊缝熔流金属、焊渣、毛刺，润滑油，润滑脂，盐类等。喷砂除锈等级应达到GB/T 8923《涂裝前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》的Sa2.5级，涂装前钢材表面粗糙度应为Ra40～80 μm，按照GB/T 13288《涂装前钢材表面粗糙度等级的评定（比较样块法）》标准进行。
表面处理与涂装第一道底漆的间隔时间越短越好，一般不宜超过4 h。高湿度、高盐雾环境下其间隔时间不宜超过2 h。如果表面处理后与涂装作业间隔时间超过了规定的涂装间隔施工时间，那么涂装前必须检测并重新处理待涂装基材的表面状况。涂漆只能使用圆刷或者采用无气喷涂法，不允许使用滚刷，涂层外观应无流挂、漏刷、针孔、气泡，薄厚应均匀，颜色一致，平整光亮，且每层漆膜厚度必须进行检验并形成记录，具体要求参见防腐技术规范。
2.7 附件安装
附件及电气设备是否按照合同要求进行采购。检查附件定位及安装尺寸是否与图纸要求一致。通电测试照明设备是否完好。
3 优化风电塔塔筒法兰焊接工序的方法
3.1 选择合适的焊接方法及焊接参数
先采用二氧化碳气体保护焊进行打底焊接，再使用埋弧自动焊进行填充焊接，焊接前须编制符合标准的焊接工艺评定，并依据焊接工艺评定编制符合项目焊接要求的焊接工艺评定，焊接过程中严格执行工艺要求，控制焊接参数。冬季焊接时，焊接作业开始之前，需要预先进行加热处理，确保焊缝焊接质量。通常加热的温度可以控制在80～120 ℃。
3.2 选择合理的焊接顺序
根据坡口形式，先进行外侧打底焊接，再进行内侧填充焊接，为控制法兰变形，根据母材厚度预留1～3道焊接层数，然后在外侧对打底焊缝清根后进行填充焊接。使用激光测平仪对法兰的平面度、内倾度进行检测，依据检测数据调整焊接参数，对内侧预留的焊接层数进行焊接填充。
4 焊接检测
（1）应对操作人员的探伤资格证书进行检查，无相应的无损检资格证书，则不允许进行探伤工作。
（2）应查看制造单位是否按照技术规范要求对塔筒各个部位采用对应的检测方式进行规定比例的检测。如检测比例或检测方式不符合技术规范要求，应及时通知制造单位严格按照技术规范要求执行。
（3）探伤现场检查时查看制造单位是否按NB/T 47013.3要求进行操作及检验，UT检测时为了保证能够扫查到工件整个被检区域，探头的每次扫查覆盖率应大于探头直径的15%，探头的扫查速度不应超过150 mm/s。如在探伤时发现扫查速度过快等现象，应立即停止制造单位的探伤工作，并向制造单位反映现场情况，严肃处理，杜绝此类事情的发生，并按照规范要求对之前焊缝进行重新探伤。
5 塔筒运输质量管理
塔筒运输时，支垫方式采用弧形支座放置拉运，弧形支座与筒壁接触面积应足够大，防止筒壁在运输中变形。禁止采用法兰支座的结构进行固定运输，以免运输过程中将法兰螺栓孔窜大。为保护涂层不受损伤，在支座上垫一层防磨损软质材料，然后再覆上2～3层白色棉毡。
6 结语
通过论述，会对风电项目塔筒制造有一个比较全面的了解，并且能够意识到塔筒法兰焊接施工对于风电塔筒质量的影响最为关键，因此，相关人员在掌握塔筒制造流程和具体方案的同时，还需要加强风电塔塔筒法兰焊接工序优化措施的分析探讨，借此促进风电塔筒制造水平和制造质量的提升。
参考文献
[1] 陆伟大.风电塔筒制造技术及质量控制探讨[J].中国设备工程，2021（4）：189-191.
[2] 华绪银.反向平衡法兰风电塔筒制作工法[J].中国新技术新产品，2020（9）：60-62.
[3] 龙铃.浅析风电塔筒制造技术及质量控制要求[J].低碳世界，2017（17）：48-49.
[4] 张鹏林，许亚星，桑远，等.磁记忆技术在风电塔筒检测中的应用[J].无损检测，2014，36（9）：67-69.
[5] 王晓博.风电自举升接近系统及其轻量化研究[D].长春：长春理工大学，2013.
[6] 张建民.振动时效在风电塔筒制造中的应用[J].金属加工（热加工），2010（16）：53-54，63.
[关键词]风电塔筒;制造技术;质量控制
[中图分类号]TM76 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）08–00–03
[Abstract]With the continuous intensification of the shortage of various natural resources， The development and utilization of new energy is valued and strongly supported by relevant departments of the national level， After a long period of effort， China has made certain breakthroughs and achievements in the development and utilization of new energy， Renewable new energy such as solar energy， wind energy and geothermal energy have been successively applied， Wind power generation is an important application way of wind energy， Wind tower tube is one of the key equipment for wind power， The main function is to support the generator set and reduce the vibration during its operation， The quality of the wind turbine tower tube itself directly affects the operating state and operating efficiency of the generator unit， This paper mainly analyzes and discusses the manufacturing technology and quality control of the wind power tower cylinder.
[Keywords]wind power tower tube; manufacturing technology; quality control
随着环境保护、节能减排以及生态建设等工作的不断深化，我国对可再生清洁型新能源开发与利用取得极大进展，这在一定程度上促进了风电行业的建设与发展。在风电企业建设中，风电塔筒制造是至关重要的，制造質量涉及到整个发电机组的安全有序运行，对于风电企业经济效益也有重大影响。分析塔筒制造流程和技术实施，积极探寻风电塔塔筒法兰焊接工序优化措施，有利于促进风电项目建设的推进，对提高风电项目运行效应意义重大。
1 塔筒制造流程
风电塔筒是整个风力发电系统的骨架结构，对发电机组起到支撑作用。因此，在进行风电塔筒的制造过程中，要严格控制制造质量，确保其在使用过程中不发生问题。为了使风电塔筒的质量达到要求，需要在制造塔筒的过程中进行严格的质量控制工作。从设计图纸出发，制造单位技术部门需对设计图纸进行分解、消化，并转化为生产加工图纸，同时与设计厂家技术部门进行沟通确认，对设计细节进行充分分析，及时修正设计之中的不合理之处。同时，还需对重点环节进行细化设计，明确所需的制造工艺和制造流程，提高图纸的可操作性和指导性。另外，在正式开始设备制造之前，还要组织设计人员与生产人员进行沟通交流，由设计人员向生产人员进行解释，使生产人员明确生产需求，避免因生产人员的理解偏差造成产品质量不达标。除了上述工作之外，原料采购工作对于风电塔筒的制造也是非常重要的，需要采购人员做好市场调研工作，在进行钢材、法兰等原材料的采购过程中严把质量关。在进行塔筒的制作过程中，需要生产部门严格执行生产工艺流程要求，质量部门对产品质量进行严格检查，只有产品质量达到要求后，才可将其交付给用户。
2 风电塔筒制造具体方案
2.1 材料与检验
钢材、法兰等材料作为风电塔筒的主体材料，其质量的好坏关乎后续生产出的产品是否满足质量要求。因此，在材料购置进厂之后，需要对其进行严格的质量检验，从标识确认所采购的材料材质、规格尺寸是否满足设计要求，从外观质量、无损检测及理化检测等方面，确保材料各项性能满足国家相关标准要求。
2.2 钢板下料
通常，常采用数控切割机进行钢板材料加工。以设计图纸为依据，通过数控编程的方式进行设计，反复验证程序是否与图纸设计需求相符，而后开展钢板切割工作。对切割完成的钢板，需要采用无应力钢字头移植项目名称、产品编号、钢板编号、材料、炉批号等信息。标识要求防腐后仍能清晰可见，并尽量避免损伤母材。要求筒节数控下料，边长误差≤2 mm，对角线误差≤3 mm。下料切割后，必须处理切口及切口周围表面损坏和硬化区域，直至没有凹坑、裂纹，需去除切口边缘飞边毛刺。坡口加工表面无分层、裂纹、夹渣等缺陷。 2.3 卷板及校圆
筒节卷制方向应与钢板轧制方向一致，卷制前应清理钢板表面氧化皮及其他杂质。根据塔筒图纸要求分别制作不同的内、外弧度样板，用样板检查以保证筒节弧度均匀性。检查筒体任意横切断面椭圆度;要求筒体任意横切断面公差应为Dmax/Dmin≤1.005。任意局部表面凹凸度满足技术要求（图1）。
筒节纵焊缝充分冷却后，对筒节进行校圆。校圆过程中重点测量筒节的弧度，大、小口的各方向直径差等，测量尺寸时要完全松开压辊，让筒节处于松弛自然放置状态。确认筒节的圆度，直径差，最大、最小直径差等数据合格后，才能吊离卷板机，进入下道工序。
2.4 组对
筒节与筒节组对采用外壁对齐或者中对齐，相邻不同厚度对接时当板厚Δt≥4 mm时应对较厚板做削薄处理，采取Δt/h≤1/4的圆滑过度。若设计要求中心对齐时，可按中心对齐确定错边量。筒节与筒节环缝对口间隙一般为0～2 mm，相邻筒节纵缝错开180°，筒节与筒节错边量偏差。
如制造单位在组对筒节时出现外壁错边的情况，应对本筒节错边长度及错边最大值进行测量，依据技术规范查看是否在允许范围之内，如超出标准要求，则应向制造单位进行反馈，并要求制造单位制定返修方案，返修方案经设计方和监理方共同认可后方可实施，返修完成检验合格后才可以进入下一道工序。
2.5 焊接
焊条、焊剂在使用前须按相关规定进行烘干、保温、领用。焊前先用砂轮打磨去除坡口内及两侧25 mm范围内的所有杂物、锈斑和油污等，直至露出金属光泽后才可进行施焊。
焊接环境温度应大于5 ℃（低于5 ℃时，应在施焊处100 mm范围内加热到15 ℃以上），相对湿度应<90%。雨、雪环境下，焊接工作区必须采取适当的措施防风雨。
焊缝区域要根据材料类型和部件厚度充分预热。如果引入热量少或者热量散失快，工件必须预热，如果局部温度过高也会影响机械性能，施焊时应避免。
焊接门框预热：门框和焊接筒体两个部件都必须充分预热。要求两个部件必须在距离焊缝100 mm处加热到100～125 ℃。整个焊接过程中不低于预热温度。
法兰与筒节焊合时，应将筒节纵焊缝置于法兰的相邻两螺栓孔之间。
门框与筒体焊接应在法兰焊合后进行，门框与筒体的焊接采用气体保护焊，焊缝全熔透。
门框中线与相邻筒节纵、环缝应相互错开，纵向焊缝与门框中线相错90?。
附件焊接采用手工电弧焊，焊接位置不得位于焊缝上。
焊接接头必须以尽可能最佳的顺序焊接。焊接（顺序）计划中确定的工艺必须保证进行焊接的部件具有较低的内部应力，并且可以不受限制地收缩（例如门框-筒体-塔筒基础法兰的过渡区域）。
2.6 防腐
喷砂处理前，塔筒内外表面不能留有任何外来的残留物，如焊缝熔流金属、焊渣、毛刺，润滑油，润滑脂，盐类等。喷砂除锈等级应达到GB/T 8923《涂裝前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》的Sa2.5级，涂装前钢材表面粗糙度应为Ra40～80 μm，按照GB/T 13288《涂装前钢材表面粗糙度等级的评定（比较样块法）》标准进行。
表面处理与涂装第一道底漆的间隔时间越短越好，一般不宜超过4 h。高湿度、高盐雾环境下其间隔时间不宜超过2 h。如果表面处理后与涂装作业间隔时间超过了规定的涂装间隔施工时间，那么涂装前必须检测并重新处理待涂装基材的表面状况。涂漆只能使用圆刷或者采用无气喷涂法，不允许使用滚刷，涂层外观应无流挂、漏刷、针孔、气泡，薄厚应均匀，颜色一致，平整光亮，且每层漆膜厚度必须进行检验并形成记录，具体要求参见防腐技术规范。
2.7 附件安装
附件及电气设备是否按照合同要求进行采购。检查附件定位及安装尺寸是否与图纸要求一致。通电测试照明设备是否完好。
3 优化风电塔塔筒法兰焊接工序的方法
3.1 选择合适的焊接方法及焊接参数
先采用二氧化碳气体保护焊进行打底焊接，再使用埋弧自动焊进行填充焊接，焊接前须编制符合标准的焊接工艺评定，并依据焊接工艺评定编制符合项目焊接要求的焊接工艺评定，焊接过程中严格执行工艺要求，控制焊接参数。冬季焊接时，焊接作业开始之前，需要预先进行加热处理，确保焊缝焊接质量。通常加热的温度可以控制在80～120 ℃。
3.2 选择合理的焊接顺序
根据坡口形式，先进行外侧打底焊接，再进行内侧填充焊接，为控制法兰变形，根据母材厚度预留1～3道焊接层数，然后在外侧对打底焊缝清根后进行填充焊接。使用激光测平仪对法兰的平面度、内倾度进行检测，依据检测数据调整焊接参数，对内侧预留的焊接层数进行焊接填充。
4 焊接检测
（1）应对操作人员的探伤资格证书进行检查，无相应的无损检资格证书，则不允许进行探伤工作。
（2）应查看制造单位是否按照技术规范要求对塔筒各个部位采用对应的检测方式进行规定比例的检测。如检测比例或检测方式不符合技术规范要求，应及时通知制造单位严格按照技术规范要求执行。
（3）探伤现场检查时查看制造单位是否按NB/T 47013.3要求进行操作及检验，UT检测时为了保证能够扫查到工件整个被检区域，探头的每次扫查覆盖率应大于探头直径的15%，探头的扫查速度不应超过150 mm/s。如在探伤时发现扫查速度过快等现象，应立即停止制造单位的探伤工作，并向制造单位反映现场情况，严肃处理，杜绝此类事情的发生，并按照规范要求对之前焊缝进行重新探伤。
5 塔筒运输质量管理
塔筒运输时，支垫方式采用弧形支座放置拉运，弧形支座与筒壁接触面积应足够大，防止筒壁在运输中变形。禁止采用法兰支座的结构进行固定运输，以免运输过程中将法兰螺栓孔窜大。为保护涂层不受损伤，在支座上垫一层防磨损软质材料，然后再覆上2～3层白色棉毡。
6 结语
通过论述，会对风电项目塔筒制造有一个比较全面的了解，并且能够意识到塔筒法兰焊接施工对于风电塔筒质量的影响最为关键，因此，相关人员在掌握塔筒制造流程和具体方案的同时，还需要加强风电塔塔筒法兰焊接工序优化措施的分析探讨，借此促进风电塔筒制造水平和制造质量的提升。
参考文献
[1] 陆伟大.风电塔筒制造技术及质量控制探讨[J].中国设备工程，2021（4）：189-191.
[2] 华绪银.反向平衡法兰风电塔筒制作工法[J].中国新技术新产品，2020（9）：60-62.
[3] 龙铃.浅析风电塔筒制造技术及质量控制要求[J].低碳世界，2017（17）：48-49.
[4] 张鹏林，许亚星，桑远，等.磁记忆技术在风电塔筒检测中的应用[J].无损检测，2014，36（9）：67-69.
[5] 王晓博.风电自举升接近系统及其轻量化研究[D].长春：长春理工大学，2013.
[6] 张建民.振动时效在风电塔筒制造中的应用[J].金属加工（热加工），2010（16）：53-54，63.