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河北宏润重工集团有限公司技术文件HRFT0701-1-HRFT0701风力发电机组塔架结构主体制造技术规范（原材料、焊接、无损检测与防腐）河北宏润重工集团有限公司二○○七年一月河北宏润重工集团有限公司技术文件HRFT0701-2-目录1.0总论.....................................................32.0材料.....................................................33.0焊接等级.................................................44.0法兰制造.................................................175.0无损探伤/检测步骤及要求..................................186.0防腐技术规范.............................................19附录：GB/T19072-2003《风力发电机组塔架》附录A(规范性附录)德国钢铁交付条件河北宏润重工集团有限公司技术文件HRFT0701-3-1.0总论本规范阐述了各种气候风塔、过渡零件、地基安装环以及其它用于通用电力风能运行的根据工程图纸和/或功能说明制造的结构钢件的原材料、焊接和无损检查相关的工艺过程要求。若图纸要求和本规范有矛盾之处,以图纸要求为准。2.0材料特殊结构件：有些构件对于结构的总体完整性非常重要，并且，除了承受高等级的计算应力外，还处在特别恶劣的环境中。如法兰、管节点、后壁支撑平台和支柱连接、力引入厚壁点或支反力作用厚壁点。基本结构件：有些构件参与了结构总体完整性，或对于操作安全非常重要，且承受高等级计算应力，但与特殊构件不同，它不承受额外应变。如塔架、过渡件及等厚外壳壁、平台的大梁及横梁、平台板等。二级结构件：有些不太重要的结构件，仅承受较小的应力，不列入“特殊”或“基本”类。如楼梯、手抓横杆、非结构墙、电缆安装件等。2.1材料要求外壳与法兰材料的屈服强度应符合下表板厚MMT≤1616＜T≤4040＜T≤6363＜T≤8080＜T≤100100＜T≤150150＜T≤200昀小屈服强度MPa355345335325315295285板厚3mm-100mm，昀大拉应力不得超过490-630Mpa，板厚100mm-150mm，昀大拉应力不得超过470-630Mpa，板厚150mm-250mm，昀大拉应力不得超过450-630Mpa钢材的延伸度必须超过20%晶粒尺寸：ASTMA6规定的5级或更细不允许在处对母材进行热处理，因为这样的热处理会使晶粒尺寸变大并降低韧性特性。如果材料使用Al作为脱氧剂，含量0.020%，则不需要测量粒度尺寸。但是，在首件检定时，检定包要求必须提供试验样本验证此项。材料状态：滚压（未经淬火&回火）。摆锤冲击V形缺口试验值：对于极端寒冷气候结构，在-40℃下昀小54J。如果要认证更低的冲击强度母材，则需要用特殊的低冲击强度材料做独立的焊接认证且必须满足受热影响区在-40℃下27J。冲击值：对于法兰，在-20℃下昀小27J(20ft-lb)；对于外壳，在0℃下昀小27J(20ft-lb)。河北宏润重工集团有限公司技术文件HRFT0701-4-z注：27J代表：母材冲击值为3个样本昀小值。z标准摆锤冲击试验样本尺寸为10mmx10mm。基本法兰：根据DIN/EN10164，在整个厚度方向的延伸率为25%。这是一项强制要求。如果结构件处在极端应力环境，昀小试验值为25%时，断面收缩率昀小须为35%。对于锻造法兰，不需要以上要求。（注：对于100m塔架（3.6MW）涡轮，所有法兰必须为锻造而成）。P和S昀高含量:0.045%C含量昀大不超过0.23%根据所列公式，CEV0.45;CEV=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15或者应使用AWSD1.1替代公式，其中CE定义为CEV=C+(Mn+Si)/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15不允许使用淬火&回火钢2.2板材的切割不允许进行手工热切割或切削。如果使用计算机数控机床切割进行边切割，可使用机械切削。3.0焊接等级结构（外壳和内部的连接主体，法兰焊接和壳体焊接）焊接的分级视为I级。I级焊接控制要求应对以下事项给予明确规定：焊接工艺规程焊接位置&技术定位点焊焊口制备焊工资格层间清理压紧焊接锤敲击相关焊条储存光焊丝储存焊药储存背衬板焊接摆动极限能量输入限制（对于极度寒冷气候结构）河北宏润重工集团有限公司技术文件HRFT0701-5-预热&层间温度焊材焊口设计附加焊口全透焊焊后热处理3.1焊接工艺评定要求焊接工艺规程（WPS）必须对如何进行焊接给出所有的详细规范，并且必须包含所有相关的资料。对所有的焊缝都必须为其制定焊接工艺规程（WPS）。必需有焊接工艺评定记录（PQR）。必须为所有焊缝制定详细的WPS，WPS必须包含相关标准所规定的WPS中焊接过程的所有关键和非关键的变量。所有焊工和焊接操作者必须具备相应的焊接资格要求。制造商有责任对焊接工艺进行评定，并必须保存使用焊接工艺规程和焊接操作者的记录。3.2生产焊接工艺条件3.2.1定义接口完全焊透焊缝或全透焊缝：一种坡口焊缝，从两面进行焊接或背衬的一面进行焊接，焊口以完全焊透，在整个焊口深度上焊缝与母材完全熔合。背铲或焊根清除：从焊根侧清除焊口的焊接金属和母材，以便在另一侧进行进一步焊接时完全熔合或完全焊透。SAW：埋弧焊接工艺GMAW：气体保护金属极电弧焊工艺FCAW：药芯焊丝电弧焊SMAW：焊条电弧焊PWHT：焊后热处理HAZ:热影响区域BM-HAZ:母材-热影响区域焊蚀：坡口熔入母材内部，靠近焊趾或焊脚，不被焊接金属填充。焊缝补强：需要额外数量的焊接金属来填充焊口。河北宏润重工集团有限公司技术文件HRFT0701-6-横向焊缝、环形焊缝、环缝、C形焊缝、围焊缝（见下图）纵向焊缝，L形焊缝、直焊缝（见下图）纵向焊缝或L焊缝横向焊缝或圆筒环绕焊缝或C焊缝图1：环焊缝和纵焊缝示意图VT:目视检查或核查RT:放射线探伤或检查UT:超声波测试或检查MT:磁粉检验PT:渗透测试或检查NDE或NDT:无损检查或测试CVN:摆锤冲击V形缺口试验CWE:寒冷天气极端结构-可在-20℃至-40℃下工作的机器设备。CWL:寒冷天气轻结构或温暖天气或一般天气结构，不能在低于-20℃温度下工作。3.2.2允许的焊缝坡口允许的焊缝坡口如下所列（见下图图2）：z平头对焊（昀大16mm，有背铲和PQR证明）zV坡口对焊z双面V坡口对焊z双面斜坡角（T）对焊z角焊z其它不常用但允许的坡口zU形坡口zJ形坡口河北宏润重工集团有限公司技术文件HRFT0701-7-注：1.非以上所列形状的焊接坡口需要有符合相关标准的焊接工艺评定。2.双面V形坡口焊缝的两面厚度可以不相等，但较浅坡口的厚度不得〉1/4板厚。图2:结构制造各类焊口示意图注：1双V形坡口焊可使用不等坡口深度,但浅口的深度一定不能大于第1/4板厚.2方形对焊必须有一个位于非背铲/焊根侧的昀小10度的斜角,且此缝成型昀大允许板厚为图2所示的16mm.选择非背铲对焊仅限于CWL结构。3.2.3焊接工艺允许的焊接工艺如下：河北宏润重工集团有限公司技术文件HRFT0701-8-焊条电弧焊(SMAW)埋弧焊(SAW)药芯焊丝电弧焊(FCAW)气体保护电弧焊(GMAW)气体保护钨极电弧焊(GTAW)所有的焊接设备必须每12个月进行一次标定，并且其上有醒目标签标明期满日期。注：1.不允许使用电渣工艺生产法兰。2.在结构的任何地方都不允许使用螺柱焊。例外情况：螺柱焊缝只能用在不承载负荷的应用场合，如铭牌固定或引入线支撑。3.2.4焊接位置F=平焊位置(1G,1F)H=横焊位置(2G,2F)V=立焊位置(3G,3F)O=仰焊位置(4G,4F)焊接位置：图3:制作中所使用的不同焊接位置的示意图上图图3阐述了4种不同的焊接位置。应尽可能的采用平焊位置。如果焊接位置不是平焊（1G），还需要单独的焊接资格。3.2.5焊口间隙焊接前的焊口间隙必须进行测量并且不超过3mm。3.2.6焊接接地电缆禁止制造商将接地电缆焊接在结构框架上。3.2.7电弧放电所有的昀初电弧放电须在熔合面内或多余板或翼片上。不允许在结构框架壁面上进行电弧放电。河北宏润重工集团有限公司技术文件HRFT0701-9-3.2.8全透焊缝对于L-焊缝和C-焊缝焊口，不允许运用单面全透焊接方法。至少需要两条焊道以实现焊口焊脚整个长度上的完全焊透和熔合。单面全透焊接只允许用于使用陶瓷背衬，并且除去背衬后焊根焊道的MT/PT须经处理。3.2.9热量输入应根据下列公式对每个过程计算热量输入（HI）。任何情况下，对于任何焊接工艺，热量输入不得超过100kJ/in（3.9kJ/mm）。高热量输入会导致焊接薄板时的严重变形，并且会降低热影响区域的机械性能。热量输入必须使用下列公式进行计算：3.2.10背铲/焊根处理塔架的部分区域需要进行背铲或焊根处理，取决于它是CWL结构还是CWE结构。详细情况如下：CWE结构环绕焊缝（横向焊缝），强制要求进行100%背铲。纵向焊缝（L-焊缝）：推荐进行背铲。其它所有结构（CWL）环绕焊缝（横向焊缝），必须100%背铲。纵向焊缝（L-焊缝），推荐进行背铲。可以根据3.2.11段的规定而取消C-焊缝的背铲。3.2.11取消背铲/焊根处理只有满足下列条件，对于CWL结构，可以取消背铲：对于C-焊缝，安装了高度监控传感器和焊缝跟踪传感器，焊接过程自动进行。对焊缝进行100%超声波检验。3.2.12焊缝重叠当进行双面焊接时，确保焊缝具有良好的焊透重叠非常重要。重叠过少会产生熔合不足类似的缺陷，重叠过多会产生高度变形。必须调整热量输入，因而必须实现5～10%的焊缝重叠。这对于方形对焊双面焊接尤其重要。3.2.13引弧板（起弧板和引出板）在焊接开始和结束处，必须使用引弧板。板的材料必须在3.5段所列的外壳/法兰许用材料中选择，其厚度必须与焊接板的厚度相近。河北宏润重工集团有限公司技术文件HRFT0701-10-纵向焊接：在开始和结束处必须使用至少100mm长的引弧板。焊接操作员必须在引弧板上调整热量输入，而不是在L-焊缝上进行热量输入调整。环绕焊缝：对于环绕焊缝，至少应有50mm的焊缝重叠。在任何情况下，在开始和结束区域的焊缝补强不得超过3mm（对于90对焊，不得超过焊珠宽度的10%）。如果超过，必须调整焊接工艺以使焊缝补强在规定的限制范围内。3.2.14焊接表面要进行焊接的表面必须进行适当的处理如机械切割、乙炔切割、水激光切割。低切、铲和阻碍物的混合结合面应无凹角，以便符合MT或PT检查。裂纹和分层必须除去，除非很微小的分层可以补焊。焊接修理处修理后必须进行磁粉或液体渗透检查。3.2.15表面磨平焊接表面进行切割操作后必须打磨干净。这项要求是强制性的。3.2.16打磨表面的粗糙度打磨表面的粗糙度不得超过50微米。3.2.17焊口清洁度要进行焊接或热切割的表面必须清洁，无对焊接或母材有害的杂质材料如油脂、机油、污垢、氧化皮、熔渣、金属氧化物或涂漆。这也包括刨削后（焊接前）的表面氧化物清理。清理区域必须包含所有焊口制备表面，并且必须从制备焊口边沿延伸出至少25mm的距离。3.2.18层间清理所有的可见缺陷如：裂纹、未熔合区域、重叠、高点、焊道轮廓不规矩、底切、多孔或其它可能危害焊接质量的情况，在进行进一步的焊道熔敷前必须加以修正。在继续焊接前，这些区域必须切下、铲掉或用其它方法进行去除直道露出好的材料。在进行下一个焊缝熔敷前，必须清除各个焊道和相邻表面的焊渣和焊接飞溅。不允许在有焊渣、裂纹、裂孔，或缺材料等缺陷处进行焊接。在完整焊缝上的焊坑必须填充，以使在整个焊缝长度上具有一致的横截面。须注意不要损坏余下的制备表面或相邻的母材金属。3.2.19焊接焊材所选的焊材必须