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【摘要】文章根据风电塔架的结构特点，结合风电塔架的制造工艺流程，总结了风电塔架制造过程中各主要工序的质量控制要点和检测方法；分析了塔架制造过程中经常出现的质量问题的产生原因，并阐述了相应的解决办法。
【关键词】塔架制造质量管理与控制
前言
风电塔架（以下简称塔架）是风力发电机组的主要部件之一，在风力发电机组中，塔架的重量占总重量的1/2，其成本占机组成本的15%左右，塔架的制造质量直接影响风力发电机组的使用寿命和安全运行。
众所周知，影响产品质量的主要因素包括五个方面，即人、机、料、法、环，简称4M1E。但由于不同的塔架生产企业的员工结构和素质不同，机械设备和生产环境也大相径庭，不能一概而论；而对于原材料而言，图纸和技术文件中均有明确的规定，只需按要求采购并做好检验和试验工作即可。因此，本文着重从塔架制造的工艺方法入手，通过对塔架主要技术要点的分析，结合塔架的制造工艺流程，重点针对焊接质量控制、几何尺寸控制、防腐质量控制等几方面展开论述，较为系统地阐述了风电塔架生产的质量控制要点和质量问题的处理办法。
1 概述
风电塔架是风力发电机组的主要承载部件，主要起支撑并吸收机组震动的作用。塔架将风机与地面连接，为叶片提供需要的高度并承受极限风速产生的载荷。塔架通常采用锥筒式结构，由若干段锥筒用法兰连接而成，塔架由下向上，直径逐渐减小，整体呈正锥台状。这类塔架安全性好，而且维修时方便安全。本文就以此类塔架为研究对象，对其制造过程中的质量管理与控制进行分析。
塔架制造的主要工序可分解为下料、卷管、管节内外纵缝焊接、管节校圆、管节端面校准及处理、管节对接组装及环缝焊接（包括管节与法兰的组装和环缝焊接）、内附件及内饰件的制作、焊接和组装、防腐以及包装和贮运等。塔架生产工艺流程如图所示：
2 焊接质量控制
焊接工序是塔架制造的关键工序之一，焊接质量直接影响塔架的使用寿命和风力发电机组的安全运行，在塔架倒塌事故中，大部分事故是由于焊接质量问题引发的，因此，对焊接质量必须进行严格的管理和控制。
2.1 焊接材料的选用
焊接材料包括焊条、焊丝、焊剂、保護气体等，要保证焊接质量，首先必须选取正确的焊接材料。焊接材料必须与母材相匹配，才能保证焊接接头的力学性能满足要求，焊接材料可按表1进行选取。
2.2 焊接工装的配备
焊接工装是焊接工艺装备的简称，采用工艺装备并不意味着要选用机构复杂、价格高昂的设备，许多情况下采用一些简单的或自制的工装，往往既能达到技术要求，又能收到明显的经济效益。塔筒焊接也是如此，采用一些合适的工装可以保证焊接质量，避免焊接缺陷的产生。在塔筒焊接过程中需要采用较大工装的部位主要是基础环管节与下法兰的环缝。
基础环管节与下法兰的环缝为“T”型接头，且要求全焊透。为保证焊接质量，必须采用埋弧自动焊焊接，由于焊缝为“T”型接头，因此基础环必须摆船形焊位置进行施焊，同时又要保证焊接过程中的基础环正常转动。在生产中我们自制了一套基础环船形焊工装（如图一所示），保证了焊接质量，提高了生产效率。
2.3 主要焊接缺陷及其防止
塔筒的焊缝绝大部分采用埋弧自动焊进行焊接，埋弧焊易出现的焊接缺陷主要有气孔、夹渣、裂纹、未焊透及成形不良等。其中未焊透和成形不良一般是由于焊接工艺参数不当及清根不到位造成的，只要调整焊接工艺参数、清根到位就可以避免焊缝成形不良和未焊透等缺陷的出现。下面重点对气孔、夹渣、裂纹这三种缺陷的产生原因和防止措施进行阐述。
（1）气孔 气孔是塔筒焊接过程中最易出现的焊接缺陷，且多发生在纵缝的起弧和熄弧端。产生气孔的主要原因及防止措施如下：
① 焊剂吸潮或不干净 焊剂中的水份、污物和氧化铁屑等都会使焊缝产生气孔。在回收使用的焊剂中这个问题更为突出。防止焊剂吸收水份的最好方法是正确的储存和保管以及使用前的烘干。采用真空式焊剂回收器可以较有效地分离焊剂与杂质，从而减少回收焊剂使用中产生气孔的可能性。
② 焊接时焊剂覆盖不充分 这点是造成纵缝的起弧和熄弧端产生气孔的主要原因之一，由于单个管节纵缝焊接时管口两个端面环缝均开有坡口。这样，就造成引弧板和熄弧板与纵缝的两端均存在一定的间隙，当焊接到该部位时焊剂沿间隙向两侧散落，造成电弧外露引起气孔。为了防止焊剂散落，在钢板坡口加工时环缝两端预留20～30㎜不开坡口，卷制后在管节纵缝两端形成工艺台（如图二所示），保证引弧板和熄弧板与纵缝端部紧密贴合。采用这种方法能够有效地防止焊剂的散落，从而避免气孔的出现。
③ 电弧磁偏吹 电弧磁偏吹也是造成纵缝端部产生气孔的主要原因之一，焊接时经常发生电弧磁偏吹现象，特别是在用直流电源焊接时更为严重，在同一段焊缝上，焊缝端部发生磁偏吹的频率更高，因此，焊缝端部的气孔也较多。为了减少磁偏吹的影响，可以适当加长引弧板和熄弧板的尺寸，同时应使焊接电缆的联接位置尽可能远离焊缝终端，避免部分焊接电缆在工件上产生次级磁场。
④ 焊接部位被污染 焊接坡口附近的铁锈、油污或其他污物在焊接时会产生大量气体，促使气孔生成。因此，焊接前要对坡口及两侧进行清理和打磨，防止气孔产生。
（2）夹渣 夹渣也是经常出现的一种焊接缺陷，埋弧焊焊接时焊缝的夹渣除与焊剂的脱渣性有关外，还与焊接部位的装配情况和焊接工艺有关。如果对接焊缝装配不良很容易在焊缝根部产生夹渣。另外，焊缝成形对脱渣性也有明显影响。为防止出现夹渣缺陷，应注意以下几点：① 确保焊接部位装配良好，严格控制错边量。② 背缝清根后必须打磨掉渗碳层。③ 多层多道焊时，必须控制焊道的宽度，应采用较多的小焊道组成焊缝。④ 调整工艺参数，控制焊缝成形。
（3）裂纹裂纹是一种非常危险的焊接缺陷，但由于塔筒母材一般为低合金结构钢（Q345C/D/E），焊接性良好，母材中的S、P等有害元素含量不高，因此，产生裂纹的倾向不大。但在厚板焊接中，由于坡口较深，焊接接头冷却速度较快，拘束度大，同时受到扩散氢的影响，可能产生裂纹。为了防止裂纹出现，在厚板焊接时应采取以下措施：① 按规范要求加工坡口，避免出现窄而深的“指状熔池”。因为窄而深的熔池在凝固过程中会产生对生的结晶面，“液态薄膜”将在焊缝中心形成，有利于结晶裂纹的形成。② 改善焊接接头的设计，降低焊接接头的拘束应力。在焊接接头的设计上，要尽可能消除引起应力集中的因素。例如，在基础环下法兰的拼焊时，规范明确要求拼焊数量不得超过8块，而在实际操作中一般采用6块进行拼焊，这就是防止由于焊缝过于密集造成应力集中。另外，在坡口形状上尽量采用对称坡口，不对称的坡口裂纹敏感性较大。③ 预热、后热和焊后热处理 预热和后热可以降低焊缝的冷却速度，从而降低钢材的淬硬程度并有利于扩散氢的逸出和改善焊接接头的应力状态。焊后热处理一方面可以消除残余焊接应力，另一方面可以改善焊接接头的组织。同时焊接接头中的氢可以进一步逸出，有利于消除氢致裂纹，改善焊接热影响区的延性。例如基础环下法兰（板厚60㎜）拼焊后需进行整体焊后热处理，热处理工艺可参照下图三所示热处理曲线执行。 3 塔筒制造几何尺寸的控制
塔筒制造过程中对几何尺寸的要求十分严格，由于塔筒是由多个管节组焊而成，因此要想控制的整体几何尺寸，必须从单个管节的制作抓起，对每一道工序进行严格控制，才能最终确保塔筒的整体几何尺寸符合图纸和技术规范的要求。
3.1 下料的质量控制
钢板下料必须采用数控切割机下料，塔筒的尺寸精度取决于对下料尺寸的控制，下料时必须注意以下几个要点：（1）根据塔筒的直径锥度精确计算筒节下料尺寸，计算出管节的大小口（上、下口）的展开尺寸和放样轨迹。（2）每一管节首件下料时，在数控切割前必须进行划线对比。（3）两相邻管节对口尺寸控制一致，保证错边量不超差。（4）每一管节要划出50㎜的检查线，以便于控制坡口加工尺寸。（5）切割后的钢板要测量对角线尺寸，并沿管节母线方向测量长度，至少测量8点。（6）下料时必须考虑塔筒在纵缝和环缝焊接时的收缩量；另外存在板厚过渡的钢板在加工坡口时需切割过渡面，这样就造成钢板单边重复受热，必然产生较大的收缩量，因此，在数控下料时对于存在板厚过渡的钢板，过渡边应考虑适当增大预留收缩量。
3.2 卷板的质量控制
由于管节为锥形，因此，卷制过程中必须采取划线分段卷制法，且在卷制过程中需经常用弧度样板进行检查，以保证管节弧度的均匀性。卷板时应注意以下几个方面：（1）卷板之前应先进行压头，压头时必须按母线并使母线与卷板机上压辊平行。（2）卷板时同样按母线与辊轴线平行移动卷制。（3）卷制时用弦长≥1.5m的内弧样板进行检测，保证间隙不大于3㎜。（4）组对纵缝时保证错边量不大于1㎜。
3.3 焊后二次校圆
由于管节纵缝焊后会产生一定的焊接变形，因此，纵缝焊后需进行二次卷制校圆，这道工序十分重要，在操作过程中必须注意以下几点：（1）必须待纵缝充分冷却后再进行二次卷制校圆，不能焊后立即進行。（2）校圆过程中要经常测量管节的弧度以及大小口各方向的直径等尺寸。（3）测量尺寸时，必须完全松开卷板机的上辊，让管节处于自由放置状态。
3.4 管节上下端面平行度校准
二次卷制校圆合格后应对管节的上下端面平行度进行校准，这一工序同样十分重要，不能省略。如果管节的上下端面不平行，会给塔筒的整体组对工作带来很大的麻烦，会对塔筒的很多关键性技术指标造成影响。
可以采用测量数据加理论计算相结合的方法来确认管节的锥度和端面平行度，在这里我们推荐采用专用工装进行检测，这种方法比较准确和直观。如下图四所示，将筒节竖立放置于专用工装——平面校正平台上，使用斜度样板，检查筒节外壁斜度是否准确均匀（圆周上不少于8点），然后开始旋转平台，采用基准立柱划针盘校准的办法，检查两端面的平行度及筒节圆周上任一点上的不圆度。高点和低点最大差值≤2mm为合格，否则应切割去除高点并打磨。
3.5 塔筒组对的质量控制
塔筒组对即将各单个管节组成整段塔筒，包括两端法兰（法兰应与管节先行组对，焊后参与整体组对）。这一工序应着重注意以下几点：（1）组对前应测量相邻管节管口周长，严格控制错边量。（2）组对过程中应保证每道环缝为无间隙组对，以保证塔筒整体尺寸。（3）每装配一个管节均需测量整体的斜对角线长，保证两端面的平行度和同轴度，直到整段塔筒装配完成。（4）整段塔筒装配完成后检测上、下法兰的平行度和同轴度。
目前我们一般采取如下方法进行测量：按下图五所示，做中心支架在 O1（O2）位置分别固定找出中心孔，要求中心孔拴上钢卷尺（或钢琴线）。在另一端用弹簧称拴在钢卷尺上，用相同的拉力（约 5-10kgf）测量并按表记录 A、B、C、D 四个象限斜边长，其相对差值 3mm 以内为合格。
也可以采用EL-D670激光几何轴对中测量系统进行测量，将塔筒置于滚轮架上，根据已找出的两端面法兰的中心O1、O2，调高塔体小端的中心位置；利用D670型激光几何轴对中测量系统检测大端法兰是否垂直水平面，利用D670型激光几何轴对中测量系统测量出该段塔架的不同心度并做出调整，转动滚轮架，按以上步骤，至少测八个方位，找出最大的不同心度Δ值。其最大的偏差也即塔体中心线与法兰平面的垂直度误差。
检测大、小两端法兰面平行度时，也将塔筒置于滚轮架上，使两端面中心点处于同一水平线上。然后利用EL-D670型激光几何轴对中测量系统检查两法兰面的平行度（如下图六所示）；使大端法兰面始终处于垂直状态（即基准面）。转动塔体，至少测四个方位（0°180°，45°225°，90°270°，135°315°），测得最大的差即为两法兰面的不平行度。
3.6 法兰焊接变形的控制与校正
塔筒法兰焊后不允许出现外翻现象，一般要求法兰内倾0～1.5㎜。为了满足这一技术要求，首先应从焊接工艺上进行保证。焊接时应先在内侧坡口焊2/3后背面清根焊满，最后把内侧坡口填满，保证最后一道焊道在内侧施焊。
如果出现法兰外翻的情况，通常情况下需进行火焰校正。利用O2-C2H2中性焰对法兰与筒体连接的内环缝进行线状加热，加热宽度一般取钢板厚度的0.5～2倍，加热温度控制在650～700℃，钢板表面颜色呈褐红色至深红色，温度不宜过高。由于塔筒母材一般为高强度低合金结构钢，此类钢有一定的淬硬倾向，因此，不宜浇水冷却。加热时速度应稍快，加热深度一般为钢板厚度的1/2～2/3，以便使钢板在厚度方向上的温度不均匀分布，钢板冷却收缩产生角变形，以达到校正法兰外翻的目的。
4 防腐的质量管理与控制
防腐是塔筒生产的最后一道工序，也是关键工序之一。防腐质量的优劣直接影响塔筒的使用寿命和美观程度，因此，对防腐质量的控制不容忽视。
4.1 喷砂除锈的质量控制
塔筒及附件焊接完毕后整体进行喷砂除锈，严格的表面处理是决定涂层寿命诸多因素中的首要因素。表面处理不但要形成一个清洁的表面，以消除金属腐蚀的隐患，而且要使该表面的粗糙度适当，以增强涂层与基体金属间的附着力。在操作时应注意以下几个方面： （1）环境要求
当金属表面有水、冰层、潮气层以及雨、雪、雾等恶劣天气的室外环境，都不能进行喷砂等表面清理作业。当环境相对湿度大于80%或金属表面温度低于露点温度3℃时，不能进行喷砂等表面清理施工，若已完成喷砂等表面清理施工，也要等相对湿度低于80%后重新进行表面清理。
（2）喷砂工艺要求
① 喷砂用的压缩空气必须经冷却装置及油水分离器处理，以保证干燥、无油；油水分离器必须定期清理。每次喷砂前必须做油、水的检测，喷嘴处压缩空气压力在7kg～10kg，空压机进口空气温度低于38℃，空气管路内径在0.75″以上；② 在喷砂施工期间，要确保磨料没有受到灰尘和有害物质的污染； ③ 喷砂前对非喷砂部位应遮蔽保护，喷嘴到基体钢材表面距离以100mm～300mm为宜，喷射方向与基体钢材表面法线夹角以15°～30°为宜； ④ 喷砂完成后应及时收砂，并经尘砂分离器分离，清洁的好砂可以回收，废砂及尘埃应及时清除出系统。
4.2 油漆涂装的质量控制
油漆涂装应尽可能在厂房内进行，不得在喷涂过程中扬起灰尘，且应能在油漆施工和固化期间保持干净、通风及适合的温度湿度要求。环氧富锌漆中锌的含量必须占不挥发成分的70%以上，每一层漆膜厚度都必须进行检验并形成记录。如出现下列施工环境条件涂装施工应停止进行：（1）当构件表面温度不高于露点温度3℃，或者相对湿度大于80%时；（2）当因下雨、冷凝、霜冻等天气条件在构件表面形成潮气层时；（3）常温型涂料施工环境温度范围为5oC～40oC，当环境温度低于-10oC时不允许施工。
4.3 内附件的预涂装
内附件焊接在塔筒内壁上，由于内附件的表面积小，且存在尖角和边棱，塔筒内壁大面积喷涂时，内附件的尖角位置不易喷涂，造成漆膜厚度不够，影响防腐质量。解决这一问题的有效办法就是在大面积喷涂前用圆刷对内附件进行预涂装。
4.4 防腐的检测和修补
（1）干膜厚度（DFT）测量方法
每5m2塔筒表面至少测量一个点，每3m2基础环表面至少测一个点。测量点应沿筒体、基础环筒体的内、外表面均匀分布；对于低于规定的最小厚度或高于规定的最大厚度的测量值，在包含该测量值的7×7cm面积内作二个附加的测量，这三个数值的平均数作为一个测量值考虑。
（2）基础环油漆修补
基础环油漆修补基础环允许最多两处修补小的针孔（如图七所示），允许修补的针孔参照下表2执行。
（3）塔筒油漆修补
① 对于针孔的修补每段塔筒最多允许修补5处小的针孔，允许修补的针孔按下表3技术要求执行。
② 1m2内有5处小针孔的修补，视为大的修补。大的修补程序为：用砂纸磨光待修补表面，确保底漆厚度一致，涂中间漆，检查有无针眼，如果没有针眼，涂全部面漆。否则重复程序。
③ 允许修补的小损伤按下表4执行。
通过全文的论述，可以总结以下几点：
（1）风电塔架制造从工艺准备到包装运输由多个环节、多道工序组成，要想获得一个质量优良的产品，必须认真抓好每道工序、每一环节的质量。
（2）在生产过程中出现质量问题，应首先分析产生问题的原因，再寻求解决问题的办法。如文中所述的对焊接缺陷产生原因的分析和防止办法。
（3）细节决定成败，要想获得满意的质量，必须注意细节。例如文中论述的管节端面平行度校准和防腐施工时塔筒内附件的预涂装，这两个环节在实际生产中经常被忽视，但它们都对下道工序和产品最终质量有着很大的影响。
（4）要想获得满意的质量，生产工艺装备很重要。要抛弃那种认为工艺装备就是复杂而昂贵的机器设备的观念，应该根据生产实际情况，开动脑筋，通过改造、自制工装等方式来解决生产中的实际问题。文中提到的基础环船形焊工装以及管节端面平面度校准工装就是很好的实例。
当然，产品的质量管理和控制是一项科学和系统的工作，本文只是着重从生产工艺方面入手阐述了风电塔架制造的质量管理和控制要点。影响产品质量的因素还有很多，企业必须推行全面的质量管理，教育职工牢固树立“下道工序是顾客”的质量理念，做到全员参与，做好质量策划、质量控制、质量保证和质量改进等各环节的工作，才能长期获得顾客满意的产品质量。
参考文献
[1]潘际銮，焊接手册（第一卷），北京：机械工业出版社，1992
[2]周浩森，焊接結构生产及装备，北京：机械工业出版社，1996
[3]张子荣等，简明焊接材料选用手册，北京：机械工业出版社，1997
【关键词】塔架制造质量管理与控制
前言
风电塔架（以下简称塔架）是风力发电机组的主要部件之一，在风力发电机组中，塔架的重量占总重量的1/2，其成本占机组成本的15%左右，塔架的制造质量直接影响风力发电机组的使用寿命和安全运行。
众所周知，影响产品质量的主要因素包括五个方面，即人、机、料、法、环，简称4M1E。但由于不同的塔架生产企业的员工结构和素质不同，机械设备和生产环境也大相径庭，不能一概而论；而对于原材料而言，图纸和技术文件中均有明确的规定，只需按要求采购并做好检验和试验工作即可。因此，本文着重从塔架制造的工艺方法入手，通过对塔架主要技术要点的分析，结合塔架的制造工艺流程，重点针对焊接质量控制、几何尺寸控制、防腐质量控制等几方面展开论述，较为系统地阐述了风电塔架生产的质量控制要点和质量问题的处理办法。
1 概述
风电塔架是风力发电机组的主要承载部件，主要起支撑并吸收机组震动的作用。塔架将风机与地面连接，为叶片提供需要的高度并承受极限风速产生的载荷。塔架通常采用锥筒式结构，由若干段锥筒用法兰连接而成，塔架由下向上，直径逐渐减小，整体呈正锥台状。这类塔架安全性好，而且维修时方便安全。本文就以此类塔架为研究对象，对其制造过程中的质量管理与控制进行分析。
塔架制造的主要工序可分解为下料、卷管、管节内外纵缝焊接、管节校圆、管节端面校准及处理、管节对接组装及环缝焊接（包括管节与法兰的组装和环缝焊接）、内附件及内饰件的制作、焊接和组装、防腐以及包装和贮运等。塔架生产工艺流程如图所示：
2 焊接质量控制
焊接工序是塔架制造的关键工序之一，焊接质量直接影响塔架的使用寿命和风力发电机组的安全运行，在塔架倒塌事故中，大部分事故是由于焊接质量问题引发的，因此，对焊接质量必须进行严格的管理和控制。
2.1 焊接材料的选用
焊接材料包括焊条、焊丝、焊剂、保護气体等，要保证焊接质量，首先必须选取正确的焊接材料。焊接材料必须与母材相匹配，才能保证焊接接头的力学性能满足要求，焊接材料可按表1进行选取。
2.2 焊接工装的配备
焊接工装是焊接工艺装备的简称，采用工艺装备并不意味着要选用机构复杂、价格高昂的设备，许多情况下采用一些简单的或自制的工装，往往既能达到技术要求，又能收到明显的经济效益。塔筒焊接也是如此，采用一些合适的工装可以保证焊接质量，避免焊接缺陷的产生。在塔筒焊接过程中需要采用较大工装的部位主要是基础环管节与下法兰的环缝。
基础环管节与下法兰的环缝为“T”型接头，且要求全焊透。为保证焊接质量，必须采用埋弧自动焊焊接，由于焊缝为“T”型接头，因此基础环必须摆船形焊位置进行施焊，同时又要保证焊接过程中的基础环正常转动。在生产中我们自制了一套基础环船形焊工装（如图一所示），保证了焊接质量，提高了生产效率。
2.3 主要焊接缺陷及其防止
塔筒的焊缝绝大部分采用埋弧自动焊进行焊接，埋弧焊易出现的焊接缺陷主要有气孔、夹渣、裂纹、未焊透及成形不良等。其中未焊透和成形不良一般是由于焊接工艺参数不当及清根不到位造成的，只要调整焊接工艺参数、清根到位就可以避免焊缝成形不良和未焊透等缺陷的出现。下面重点对气孔、夹渣、裂纹这三种缺陷的产生原因和防止措施进行阐述。
（1）气孔 气孔是塔筒焊接过程中最易出现的焊接缺陷，且多发生在纵缝的起弧和熄弧端。产生气孔的主要原因及防止措施如下：
① 焊剂吸潮或不干净 焊剂中的水份、污物和氧化铁屑等都会使焊缝产生气孔。在回收使用的焊剂中这个问题更为突出。防止焊剂吸收水份的最好方法是正确的储存和保管以及使用前的烘干。采用真空式焊剂回收器可以较有效地分离焊剂与杂质，从而减少回收焊剂使用中产生气孔的可能性。
② 焊接时焊剂覆盖不充分 这点是造成纵缝的起弧和熄弧端产生气孔的主要原因之一，由于单个管节纵缝焊接时管口两个端面环缝均开有坡口。这样，就造成引弧板和熄弧板与纵缝的两端均存在一定的间隙，当焊接到该部位时焊剂沿间隙向两侧散落，造成电弧外露引起气孔。为了防止焊剂散落，在钢板坡口加工时环缝两端预留20～30㎜不开坡口，卷制后在管节纵缝两端形成工艺台（如图二所示），保证引弧板和熄弧板与纵缝端部紧密贴合。采用这种方法能够有效地防止焊剂的散落，从而避免气孔的出现。
③ 电弧磁偏吹 电弧磁偏吹也是造成纵缝端部产生气孔的主要原因之一，焊接时经常发生电弧磁偏吹现象，特别是在用直流电源焊接时更为严重，在同一段焊缝上，焊缝端部发生磁偏吹的频率更高，因此，焊缝端部的气孔也较多。为了减少磁偏吹的影响，可以适当加长引弧板和熄弧板的尺寸，同时应使焊接电缆的联接位置尽可能远离焊缝终端，避免部分焊接电缆在工件上产生次级磁场。
④ 焊接部位被污染 焊接坡口附近的铁锈、油污或其他污物在焊接时会产生大量气体，促使气孔生成。因此，焊接前要对坡口及两侧进行清理和打磨，防止气孔产生。
（2）夹渣 夹渣也是经常出现的一种焊接缺陷，埋弧焊焊接时焊缝的夹渣除与焊剂的脱渣性有关外，还与焊接部位的装配情况和焊接工艺有关。如果对接焊缝装配不良很容易在焊缝根部产生夹渣。另外，焊缝成形对脱渣性也有明显影响。为防止出现夹渣缺陷，应注意以下几点：① 确保焊接部位装配良好，严格控制错边量。② 背缝清根后必须打磨掉渗碳层。③ 多层多道焊时，必须控制焊道的宽度，应采用较多的小焊道组成焊缝。④ 调整工艺参数，控制焊缝成形。
（3）裂纹裂纹是一种非常危险的焊接缺陷，但由于塔筒母材一般为低合金结构钢（Q345C/D/E），焊接性良好，母材中的S、P等有害元素含量不高，因此，产生裂纹的倾向不大。但在厚板焊接中，由于坡口较深，焊接接头冷却速度较快，拘束度大，同时受到扩散氢的影响，可能产生裂纹。为了防止裂纹出现，在厚板焊接时应采取以下措施：① 按规范要求加工坡口，避免出现窄而深的“指状熔池”。因为窄而深的熔池在凝固过程中会产生对生的结晶面，“液态薄膜”将在焊缝中心形成，有利于结晶裂纹的形成。② 改善焊接接头的设计，降低焊接接头的拘束应力。在焊接接头的设计上，要尽可能消除引起应力集中的因素。例如，在基础环下法兰的拼焊时，规范明确要求拼焊数量不得超过8块，而在实际操作中一般采用6块进行拼焊，这就是防止由于焊缝过于密集造成应力集中。另外，在坡口形状上尽量采用对称坡口，不对称的坡口裂纹敏感性较大。③ 预热、后热和焊后热处理 预热和后热可以降低焊缝的冷却速度，从而降低钢材的淬硬程度并有利于扩散氢的逸出和改善焊接接头的应力状态。焊后热处理一方面可以消除残余焊接应力，另一方面可以改善焊接接头的组织。同时焊接接头中的氢可以进一步逸出，有利于消除氢致裂纹，改善焊接热影响区的延性。例如基础环下法兰（板厚60㎜）拼焊后需进行整体焊后热处理，热处理工艺可参照下图三所示热处理曲线执行。 3 塔筒制造几何尺寸的控制
塔筒制造过程中对几何尺寸的要求十分严格，由于塔筒是由多个管节组焊而成，因此要想控制的整体几何尺寸，必须从单个管节的制作抓起，对每一道工序进行严格控制，才能最终确保塔筒的整体几何尺寸符合图纸和技术规范的要求。
3.1 下料的质量控制
钢板下料必须采用数控切割机下料，塔筒的尺寸精度取决于对下料尺寸的控制，下料时必须注意以下几个要点：（1）根据塔筒的直径锥度精确计算筒节下料尺寸，计算出管节的大小口（上、下口）的展开尺寸和放样轨迹。（2）每一管节首件下料时，在数控切割前必须进行划线对比。（3）两相邻管节对口尺寸控制一致，保证错边量不超差。（4）每一管节要划出50㎜的检查线，以便于控制坡口加工尺寸。（5）切割后的钢板要测量对角线尺寸，并沿管节母线方向测量长度，至少测量8点。（6）下料时必须考虑塔筒在纵缝和环缝焊接时的收缩量；另外存在板厚过渡的钢板在加工坡口时需切割过渡面，这样就造成钢板单边重复受热，必然产生较大的收缩量，因此，在数控下料时对于存在板厚过渡的钢板，过渡边应考虑适当增大预留收缩量。
3.2 卷板的质量控制
由于管节为锥形，因此，卷制过程中必须采取划线分段卷制法，且在卷制过程中需经常用弧度样板进行检查，以保证管节弧度的均匀性。卷板时应注意以下几个方面：（1）卷板之前应先进行压头，压头时必须按母线并使母线与卷板机上压辊平行。（2）卷板时同样按母线与辊轴线平行移动卷制。（3）卷制时用弦长≥1.5m的内弧样板进行检测，保证间隙不大于3㎜。（4）组对纵缝时保证错边量不大于1㎜。
3.3 焊后二次校圆
由于管节纵缝焊后会产生一定的焊接变形，因此，纵缝焊后需进行二次卷制校圆，这道工序十分重要，在操作过程中必须注意以下几点：（1）必须待纵缝充分冷却后再进行二次卷制校圆，不能焊后立即進行。（2）校圆过程中要经常测量管节的弧度以及大小口各方向的直径等尺寸。（3）测量尺寸时，必须完全松开卷板机的上辊，让管节处于自由放置状态。
3.4 管节上下端面平行度校准
二次卷制校圆合格后应对管节的上下端面平行度进行校准，这一工序同样十分重要，不能省略。如果管节的上下端面不平行，会给塔筒的整体组对工作带来很大的麻烦，会对塔筒的很多关键性技术指标造成影响。
可以采用测量数据加理论计算相结合的方法来确认管节的锥度和端面平行度，在这里我们推荐采用专用工装进行检测，这种方法比较准确和直观。如下图四所示，将筒节竖立放置于专用工装——平面校正平台上，使用斜度样板，检查筒节外壁斜度是否准确均匀（圆周上不少于8点），然后开始旋转平台，采用基准立柱划针盘校准的办法，检查两端面的平行度及筒节圆周上任一点上的不圆度。高点和低点最大差值≤2mm为合格，否则应切割去除高点并打磨。
3.5 塔筒组对的质量控制
塔筒组对即将各单个管节组成整段塔筒，包括两端法兰（法兰应与管节先行组对，焊后参与整体组对）。这一工序应着重注意以下几点：（1）组对前应测量相邻管节管口周长，严格控制错边量。（2）组对过程中应保证每道环缝为无间隙组对，以保证塔筒整体尺寸。（3）每装配一个管节均需测量整体的斜对角线长，保证两端面的平行度和同轴度，直到整段塔筒装配完成。（4）整段塔筒装配完成后检测上、下法兰的平行度和同轴度。
目前我们一般采取如下方法进行测量：按下图五所示，做中心支架在 O1（O2）位置分别固定找出中心孔，要求中心孔拴上钢卷尺（或钢琴线）。在另一端用弹簧称拴在钢卷尺上，用相同的拉力（约 5-10kgf）测量并按表记录 A、B、C、D 四个象限斜边长，其相对差值 3mm 以内为合格。
也可以采用EL-D670激光几何轴对中测量系统进行测量，将塔筒置于滚轮架上，根据已找出的两端面法兰的中心O1、O2，调高塔体小端的中心位置；利用D670型激光几何轴对中测量系统检测大端法兰是否垂直水平面，利用D670型激光几何轴对中测量系统测量出该段塔架的不同心度并做出调整，转动滚轮架，按以上步骤，至少测八个方位，找出最大的不同心度Δ值。其最大的偏差也即塔体中心线与法兰平面的垂直度误差。
检测大、小两端法兰面平行度时，也将塔筒置于滚轮架上，使两端面中心点处于同一水平线上。然后利用EL-D670型激光几何轴对中测量系统检查两法兰面的平行度（如下图六所示）；使大端法兰面始终处于垂直状态（即基准面）。转动塔体，至少测四个方位（0°180°，45°225°，90°270°，135°315°），测得最大的差即为两法兰面的不平行度。
3.6 法兰焊接变形的控制与校正
塔筒法兰焊后不允许出现外翻现象，一般要求法兰内倾0～1.5㎜。为了满足这一技术要求，首先应从焊接工艺上进行保证。焊接时应先在内侧坡口焊2/3后背面清根焊满，最后把内侧坡口填满，保证最后一道焊道在内侧施焊。
如果出现法兰外翻的情况，通常情况下需进行火焰校正。利用O2-C2H2中性焰对法兰与筒体连接的内环缝进行线状加热，加热宽度一般取钢板厚度的0.5～2倍，加热温度控制在650～700℃，钢板表面颜色呈褐红色至深红色，温度不宜过高。由于塔筒母材一般为高强度低合金结构钢，此类钢有一定的淬硬倾向，因此，不宜浇水冷却。加热时速度应稍快，加热深度一般为钢板厚度的1/2～2/3，以便使钢板在厚度方向上的温度不均匀分布，钢板冷却收缩产生角变形，以达到校正法兰外翻的目的。
4 防腐的质量管理与控制
防腐是塔筒生产的最后一道工序，也是关键工序之一。防腐质量的优劣直接影响塔筒的使用寿命和美观程度，因此，对防腐质量的控制不容忽视。
4.1 喷砂除锈的质量控制
塔筒及附件焊接完毕后整体进行喷砂除锈，严格的表面处理是决定涂层寿命诸多因素中的首要因素。表面处理不但要形成一个清洁的表面，以消除金属腐蚀的隐患，而且要使该表面的粗糙度适当，以增强涂层与基体金属间的附着力。在操作时应注意以下几个方面： （1）环境要求
当金属表面有水、冰层、潮气层以及雨、雪、雾等恶劣天气的室外环境，都不能进行喷砂等表面清理作业。当环境相对湿度大于80%或金属表面温度低于露点温度3℃时，不能进行喷砂等表面清理施工，若已完成喷砂等表面清理施工，也要等相对湿度低于80%后重新进行表面清理。
（2）喷砂工艺要求
① 喷砂用的压缩空气必须经冷却装置及油水分离器处理，以保证干燥、无油；油水分离器必须定期清理。每次喷砂前必须做油、水的检测，喷嘴处压缩空气压力在7kg～10kg，空压机进口空气温度低于38℃，空气管路内径在0.75″以上；② 在喷砂施工期间，要确保磨料没有受到灰尘和有害物质的污染； ③ 喷砂前对非喷砂部位应遮蔽保护，喷嘴到基体钢材表面距离以100mm～300mm为宜，喷射方向与基体钢材表面法线夹角以15°～30°为宜； ④ 喷砂完成后应及时收砂，并经尘砂分离器分离，清洁的好砂可以回收，废砂及尘埃应及时清除出系统。
4.2 油漆涂装的质量控制
油漆涂装应尽可能在厂房内进行，不得在喷涂过程中扬起灰尘，且应能在油漆施工和固化期间保持干净、通风及适合的温度湿度要求。环氧富锌漆中锌的含量必须占不挥发成分的70%以上，每一层漆膜厚度都必须进行检验并形成记录。如出现下列施工环境条件涂装施工应停止进行：（1）当构件表面温度不高于露点温度3℃，或者相对湿度大于80%时；（2）当因下雨、冷凝、霜冻等天气条件在构件表面形成潮气层时；（3）常温型涂料施工环境温度范围为5oC～40oC，当环境温度低于-10oC时不允许施工。
4.3 内附件的预涂装
内附件焊接在塔筒内壁上，由于内附件的表面积小，且存在尖角和边棱，塔筒内壁大面积喷涂时，内附件的尖角位置不易喷涂，造成漆膜厚度不够，影响防腐质量。解决这一问题的有效办法就是在大面积喷涂前用圆刷对内附件进行预涂装。
4.4 防腐的检测和修补
（1）干膜厚度（DFT）测量方法
每5m2塔筒表面至少测量一个点，每3m2基础环表面至少测一个点。测量点应沿筒体、基础环筒体的内、外表面均匀分布；对于低于规定的最小厚度或高于规定的最大厚度的测量值，在包含该测量值的7×7cm面积内作二个附加的测量，这三个数值的平均数作为一个测量值考虑。
（2）基础环油漆修补
基础环油漆修补基础环允许最多两处修补小的针孔（如图七所示），允许修补的针孔参照下表2执行。
（3）塔筒油漆修补
① 对于针孔的修补每段塔筒最多允许修补5处小的针孔，允许修补的针孔按下表3技术要求执行。
② 1m2内有5处小针孔的修补，视为大的修补。大的修补程序为：用砂纸磨光待修补表面，确保底漆厚度一致，涂中间漆，检查有无针眼，如果没有针眼，涂全部面漆。否则重复程序。
③ 允许修补的小损伤按下表4执行。
通过全文的论述，可以总结以下几点：
（1）风电塔架制造从工艺准备到包装运输由多个环节、多道工序组成，要想获得一个质量优良的产品，必须认真抓好每道工序、每一环节的质量。
（2）在生产过程中出现质量问题，应首先分析产生问题的原因，再寻求解决问题的办法。如文中所述的对焊接缺陷产生原因的分析和防止办法。
（3）细节决定成败，要想获得满意的质量，必须注意细节。例如文中论述的管节端面平行度校准和防腐施工时塔筒内附件的预涂装，这两个环节在实际生产中经常被忽视，但它们都对下道工序和产品最终质量有着很大的影响。
（4）要想获得满意的质量，生产工艺装备很重要。要抛弃那种认为工艺装备就是复杂而昂贵的机器设备的观念，应该根据生产实际情况，开动脑筋，通过改造、自制工装等方式来解决生产中的实际问题。文中提到的基础环船形焊工装以及管节端面平面度校准工装就是很好的实例。
当然，产品的质量管理和控制是一项科学和系统的工作，本文只是着重从生产工艺方面入手阐述了风电塔架制造的质量管理和控制要点。影响产品质量的因素还有很多，企业必须推行全面的质量管理，教育职工牢固树立“下道工序是顾客”的质量理念，做到全员参与，做好质量策划、质量控制、质量保证和质量改进等各环节的工作，才能长期获得顾客满意的产品质量。
参考文献
[1]潘际銮，焊接手册（第一卷），北京：机械工业出版社，1992
[2]周浩森，焊接結构生产及装备，北京：机械工业出版社，1996
[3]张子荣等，简明焊接材料选用手册，北京：机械工业出版社，1997