风力发电机座大厚板焊接
风力发电作为清洁和可再生能源越来越受到国家的重视，风力发电设备制造业也蓬勃发展。为了占领风电设备制造市场，我公司先后开发了1.0MW、1.5MW、2.0MW风力发电机机座产品。采取高效及合理的焊接工艺是成功焊接风力发电机座的关键，SAW焊是一种高效的焊接方法，应用该方法来焊接大厚板风力发电机座无疑可以提高焊接效率。
我们通过多项焊接试验，确定了SAW焊接大厚板风力发电机座的各项工艺规范，并对设备进行了局部改造，取得了理想的效果。下面就应用中的一些体会做一介绍。
1.焊接材料的确定
风力发电机座材质大多数为Q345E－Z25，板厚50～120mm，均属于大厚板。由于Q345E－Z25钢属于低合金高强度钢，要求在－40℃时其冲击韧度值≥27J，为此在选用焊接材料时除考虑其他性能外，应特别重视低温冲击值的匹配。按照等强度的原则选择焊丝并按照标准JB4708—2000《锅炉压力容器焊接工艺评定试验》严格进行试验、检验和验收。施焊40mm厚平板对接试板时的焊接参数如表1所示。
表1 焊接参数
按照以上焊接参数焊接后，对试板进行了理化检测，试验结果如表2所示。
表2 试验结果
从表2可以发现，焊接材料试验的结果符合Q345E－Z25钢材的性能要求，在实际生产中即选用该焊丝。本次试验中未采用焊接材料H10Mn2+HJ431组合，主要考虑到母材有较高的低温冲击韧度要求，另外还考虑到HJ101的深坡口脱渣性能要比HJ431好一些。
2. 坡口的确定
风力发电机座为大厚板组焊成的箱型梁，并要求焊后进行100%超声波无损检测达JB4730.3的I
级。这就要求焊接时钢板必须开坡口，只有开坡口才可保证焊缝焊透。总的原则是既要满足焊透又要有较小的填充金属，便于保证焊接质量，减小焊接变形。通过多次试验，并在生产中应用的适合风力发电机座大厚板箱型梁焊接的SAW焊坡口形式如图1、图2所示。
图 1
图 2
在图1、图2中，如果图1b、图2b加工有困难，可以按照图1c，图2c的尺寸加工，原则上因为图1b，图2b坡口形式根部容易焊透，不易出现缺陷，一般推荐图1b，图2b的坡口形式，但图1b，图2b坡口加工比图1c，图2c坡口加工稍难。试验证实两种坡口均可使用，可根据工厂实际情
况选取。
3. 设备局部改造
风力发电机座为大厚板组焊成的箱型梁，钢板厚度较厚，焊接时必须开坡口进行多层多道焊，考虑到热输入及焊接时的填充量，坡口要尽量小一些。为了满足以上坡口的焊接要求，我们对埋弧焊机的导电嘴系统进行了改造。改造前的导电嘴结构如图3所示。
图 3
改造后的导电嘴如图4所示（导丝管及导电嘴材料均为T2）。图4a可用于平板对接焊缝，图4b可用于角焊缝焊接。通过实际应用效果很好。
4. 焊接变形控制
由于埋弧焊采用的焊丝直径较大，一般为f5mm、f4mm，势必具有较大的热输入，因此造成的焊接变形较大。
为了控制焊接变形，可采取以下措施：
（1）预留焊接收缩量 机座组装时，按照以往的经验，分别在高度方向上留3～5mm，在宽度方向上留3～4mm收缩量，这样可弥补焊后收缩变形，保证整体机座的尺寸稳定。
（2）增加刚性支撑 机座组装时，为减小变形，在其上下两大平面上采用20H钢按“目”、“井”字形结构进行加固，待整体焊完热处理后去除，防止焊接变形。埋弧焊时必须加支撑，实践证明，如果不加支撑，两立板焊后间距变形量特别大，局部达到30mm，因此焊前必须加支撑。
（3）控制焊接顺序 为减小变形，原则上应对称施焊，一般正面焊缝焊接一半时，可清根焊接背面焊缝，背面焊缝焊满后再翻身焊接正面未焊焊缝。必要时要随时测量变形情况，随时调整焊接顺序。
现场焊接及焊后焊缝效果如图5、图6所示。
图 5
图 6
5. 结语
（1）风力发电机座大厚板箱型梁采用SAW焊，焊后进行100%超声波无损检测，达JB4730.3的I级，总返修率不超过1%。
（2）SAW焊施焊时使用焊丝H10Mn2＋HJ101，f5mm，并合理选择焊接参数，完全可以满足
焊接Q345E－Z25钢板的风力发电机座。
（3）用SAW焊焊接Q345E－Z25大厚板箱形梁，通过采取不同坡口形式，控制焊接顺序，设备局部改造等措施，完全可以实现焊接高效率，高质量的效果。
