风电塔筒焊接裂纹的修复

风电塔筒焊接裂纹的修复

葛惠卿

通过对风电塔筒法兰和筒壁之间焊缝出现的延迟裂纹进行分析，提出了合理的修复方案，满足了使用要求。

1. 概述

我公司2010年中标40台1.25MW风电塔筒制作项目，塔筒实物外形如图1所示。塔筒制作完工后统一存放在一露天场地，发货前在进行外观检验时，发现一筒节上法兰和筒壁之间的内焊缝上出现两条细小的微裂纹，裂纹位于法兰侧的焊缝熔合线上。由于该塔筒上所有焊缝焊后均已进行外观和超声检测，按JB/T 4730标准，Ⅰ级合格，因此出现该裂纹后我们非常重视，对该批次塔筒焊缝逐一进行外观检测，其他位置未发现裂纹。在这种情况下，我们对该筒节出现的裂纹进行了分析，确定了修复方案。

2. 产生裂纹原因分析

该塔筒筒节材料为Q345E热轧钢板，法兰材料为Q345E,锻件、法兰和筒节之间采用埋弧焊进行焊接，焊丝牌号为H10Mn2，焊剂牌号为SJ101。虽然这种材料的焊接性较好，但由于是低合金钢，故具有一定的冷裂倾向。裂纹处于熔合线附近，由于采用埋弧焊焊接，晶粒较粗大，内应力较大。当焊缝表面清理不干净、焊丝带锈、焊剂烘干不彻底等情况存在时，焊缝中扩散氢含量增大，接头性能脆化，在拉应力作用下，便会产生延迟裂纹。

图1 塔筒实物外形

3. 裂纹修复方案

由于该风电塔筒需安装在北方的寒冷地区，使用工况为动载，对焊接质量要求非常严格；该裂纹缺陷又在塔筒法兰附近，返修时如焊接热输入较大，将会引起法兰的平面度、内倾度发生变化，影响装配质量，造成很大的返修工作量。因此，我们综合分析了塔筒的各项性能要求，制定了详细的修复方案，经设计单位、监理方同意后实施。

返修过程如下：

（1）采用手砂轮将裂纹缺陷彻底打磨去除，同时打磨出适合于焊条电弧焊施焊的V形坡口。

（2）砂轮打磨后，对此位置进行磁粉（MT）、着色（PT）检测，目视无缺陷为合格。

（3）现场测量缺陷位置相关尺寸，测量结果：坡口深度5mm，坡口宽度10～11mm，坡口角度80°～90°，坡口距法兰

内表面最小距离为6～7mm，坡口长度约70mm，如图2所示。

图2 缺陷位置相关尺寸

（4）采用手砂轮对施焊区域进行清理，将坡口位置及两侧各20mm范围内清理干净，不允许有探伤剂、水、浮土及锈迹等污物存在，保证施焊区域为干净的金属表面。

（5）采用高韧性低氢焊条J507RH对缺陷部位进行补焊，补焊前严格按要求对焊条进行烘干。为了减少由于返修对法兰平面度造成的影响，应控制热输入，选用小规格的焊条进行多层多道焊接，焊条直径为3.2mm，焊接电流120～140A，电弧电压24～26V，焊接速度12～15cm/min，层间温度控制在80～120℃，每层焊接完毕后采用石棉布保温、缓冷处理，仔细检查焊缝表面，无缺陷后焊接下一层。发现缺陷后利用砂轮清除表面缺陷后再进行下一层的焊接。

（6）补焊后，对补焊位置进行100%的磁粉（MT）、超声（UT）检测，符合JB4730Ⅰ级为合格。先进行MT检测，无表面、近表面缺陷后再进行UT检测，检查焊缝的内部质量。

（7）采用直径为100mm的手砂轮对补焊位置仔细进行修磨，保证和其他位置外观一致，砂轮打磨后，再采用布砂轮进行抛光处理。

（8）静置24h后重新对补焊位置进行无损检测，先进行磁粉（MT）、超声（UT）检测，合格后再进行射线（RT）检测，UT、MT符合JB4730Ⅰ级合格，RT符合JB4730Ⅱ级合格，RT检测时，以缺陷位置为中心，布两张片子。

（9）缺陷位置返修合格后，对此环焊缝的其他位置再一次进行检测，先进行100%外观检测，合格后再进行100%的超声（UT）检测，JB4730Ⅰ级合格。

（10）对缺陷焊缝采用上述检测方法对焊接质量检测合格后再对法兰的平面度、内倾度进行检测。采用激光测平仪重新测量塔筒法兰平面度、内倾度，法兰平面度为1.759mm，内倾度0.985mm，平面度、内倾度合格。

该塔筒按上述方案返修后，经检测产品质量合格，发往现场安装使用。

4. 结语

风电塔筒出现的延迟裂纹按上述方案修复后，焊接质量、法兰平面度、内倾度合格，满足了相关技术要求，该塔筒在现场已安装运行两年，未出现质量问题，运行情况良好，实践证明该修复方案正确、合理。

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葛惠卿，保定天威电气设备结构有限公司，高级工程师。