风电塔筒检验流程 Wind Power Inspection Procedure,Oct 15th, 2009,Presented by刘 利 栋,1.导言,塔筒和基础是风力发电机组的主要承载部件。 从功能和受力来看，支撑风力发电机组的机械部件、发电系统（重力负载），承受叶片的作用力和风作用在塔筒上的力（弯矩、推力及对塔筒的扭力），同时塔筒还必须具有足够的疲劳强度，能承受风机引起的振动载荷，包括启动和停机的周期性影响，突风变化、塔影效应等。 从结构上看，焊缝（特别是环焊缝）、法兰脖颈处常常存在应力集中。如果这些地方存在缺陷都会对塔筒造成毁灭性的破坏。 在风力发电机组中，塔筒的重量占总重的1/2左右，成本占风力发电机组制造成本的15%左右。塔筒的重要性可见一斑，而且随着风力发电机组容量的增加，塔筒高度的增加，这种重要性愈来愈明显。,1.导言,从服役区域来看，既有低至零下40度的严寒北方地区，也有高湿度高盐分沿海地区，同时还有高风沙粉尘的荒原戈壁，对塔筒的质量有很高的要求。 从供应链来看，钢板、法兰等重要原材料质量良莠不齐，同时由于入市门槛较低，塔筒厂的生产水平高低不一，即使水平高的工厂，在成本、进度的压力下，也难以很好的兼顾质量。,1.导言,在国家扶持下，风电产业迅猛发展，竞争愈演愈烈，业主及主机商不可避免的放松对检验环节的要求，塔筒厂相应也放松了对质量的要求。 因此，貌似结构简单的风电塔筒却可能存着极大的质量风险，对整个风力发电机系统造成致命的破坏。塔筒生产的质量控制是风场投资风险控制不可忽视的重要一环，也是整个风场安全稳定运行的保证。特别是在目前中国风电市场的环境中，塔筒检验尤其必要。,1.导言,BV自2004年进入塔筒制造监理服务领域。 迄今已为50多个风电项目的2500多台/套塔筒的制造提供监造。 检验服务网络遍布中国的新疆，甘肃，宁夏，内蒙古，黑龙江，吉林，辽宁，河北，山东， 江苏，上海，福建，广东，海南等风电资源丰富的地域,部分风电客户名录 Part of wind power client list,服务对象涉及国内外主机制造商和风场业主。 主机制造商 Wind turbine manufacturer： 歌美飒 GAMESA 苏司兰 SUZLON 华锐 SINOVEL 瑞能，瑞能北方 REpower and REpower-North 通用电气 GE 维斯塔斯 VESTAS 弗兰德 Furhlaender Clipper 恩德 Nordex,部分风电客户名录 Part of wind power client list,风场业主 Wind farm owner 龙源(Longyuan) 国华能源 (Guohua) 中广核风力发电有限公司（CGNPC） 华能新能源（Huaneng） 大唐发电（Datang） 华电（Huadian） 港建新能源 (HK Construction) 华润电力控股（香港）(China Resource) 宏腾能源 (Honiton),排名不分前后,1.导言,本流程主要依据BV服务过的风电公司的图纸、技术规范及其引用的相关标准和要求，针对风塔整个生产制造过程，介绍BV驻厂检验的基本的、常规的流程。,希望通过介绍，各业主和主机商能够了解BV可以在塔筒生产的各个环节，通过可靠有效的检验，使塔筒质量得到应有的保障。,2.检验前及检验开始时,在接到监理任务伊始，BV检验员就开始仔细研读项目合同及客户PPI，初步确定监造范围。 2.1预检会 ： BV检验员抵达工厂后，第一时间到达生产场所，对项目生产情况进行初步了解，随后与工厂生产主管、质量主管、生产班组长、质检人员召开预检会。 预检会要达到下列目的： 2.1.1确认项目进展情况； 2.1.2掌握工厂的生产流程情况。 2.1.3确定检验依据、规范和标准； 2.1.4根据客户技术规范要求，确定停止待检点,2.检验前及检验开始时,2.1.5跟厂家统一图纸和技术规范的版本号；跟厂家澄清所有技术交底、技术更改，获得书面确认。 2.1.6向塔筒厂说明BV工作方式,比如：周报、质量通报、NCR的发布；至少每周召开一次由生产、质检人员参加的质量例会等。,激发工厂从主管领导到操作人员的质量意识，发动工厂质检力量，配合BV监理人员工作。,2.检验前及检验开始时,2.2开工条件评审： 2.2.1企业资质 2.2.1.1 压力容器制造许可资质证明 2.2.1.2 ISO 9000 质量管理体系认证,2.2.2 人员资质评审： 2.2.2.1焊工操作证书； 2.2.2.2焊接工程师证书； 2.2.2.3无损检测人员证书。,露天施工的塔筒厂,2.2.3 文件评审 2.2.3.1要求按照相关标准*进行的焊接工艺规程（WPS）评定。WPS必须覆盖该项 目所有的焊接要求。 *JB4708-2000 /EN 288/AWS D1.1/ASME IX-QW300 2.2.3.2评审到厂原材料（板材、法兰、附件、焊材及防腐材料）质保书； 2.2.4 设备能力： 2.2.4 1防风雨的工作场地;,2.检验前及检验开始时,2.2.4 2下料、装配、焊接和检查等工作必须使用保证尺寸精度的设备：如数控切割机、卷板机、自动埋弧焊机、立柱式自动焊接操作机、可调式焊接滚轮架、表面探伤设备，超声波探伤仪、射线探伤机、激光测平仪、激光测距仪、漆膜测厚仪。,2.检验前及检验开始时,小结 良好的开始是成功的一半，通过检验前及检验开始时的上述工作，为项目顺利有序的进行奠定下坚实的基础,3.原材料检验,3.1材质要求： 对于不同的项目，筒体及法兰分别使用345C、D、E等不同牌号的板材，其各项性能指标应符合相关标准要求 注：具体材质牌号以不同项目的技术规范和/或图纸及技术更改为准,3.原材料检验,3.2板材厚度检验： 厚度方向应满足EN 10029*要求，使用超声波测厚仪测量。,3.3板材外观检验 塔筒用到的所有筒体板材表面会有诸如锈蚀麻点、凹坑、裂纹、皱折、贴边 等缺陷。具体要求根据GB/T 14977-94 *A级或者EN 10163:Class B, Subclass 3* 板材外观的检验时机：下料时检验，喷砂及底漆后复检。,3.原材料检验,案例,麻坑,凹坑,划伤和沟槽,裂纹,重皮,3.原材料检验,3.4板材超声波检验 塔筒用钢板要求I 级探伤板（参照标准JB4730-2005*），并进行复检。 3. 5钢印号/追溯性标记： 为了保证制作全程的追溯性，每块钢板必须标记有以下信息（不限于）：炉批号，塔筒序列号，材质牌号及等级等。,3.原材料检验,3.6质保书审核： 3.6.1审核内容包括：证书编号、规格/型号、炉（批）号、钢材牌号/等级、交货/热处理状态、依据标准/规范、物理性能、化学性能、探伤板级别。 3.6.2质保书保证字迹数值清晰，无手写涂改（签名除外）。 3.6.3塔架筒体、法兰和门框材质必须具备质量证明书原件或加盖供货单位检验公章的有效复印件。 3.7板材复验： 3.7.1筒体板材、基础环下法兰板材必须按炉号进行化学成份、力学性能及UT的复验 3.7.2门框板材必须按照相关标准逐张进行化学成分、力学性能和UT复验。 3.7.3法兰进行100%的UT,MT，化学成分，力学性能等复验，详见5.3节。,3.原材料检验,3.7.4见证材料复检及焊接试板等试验： BV见证试板/块的制备，保证其来源符合要求，数量、尺寸满足试验要求，并作标记（如打钢印于其上）,见证试验前，检查试验仪表及设施的可靠性，确认校验记录有效。,3.原材料检验,见证试验，拍照记录试验过程及结果，并审核材料复检报告,3.原材料检验,3.8焊接材料 3.8.1焊接材料（焊条、焊丝、焊剂）选用可参考下表（参照JB/T4708：2007）：,3.原材料检验,3.8.2电焊条 所有焊条必须干净且干燥，一般情况下，在使用前应该至少在370-430C下烘干12小时。 干燥完后，焊条应该在温度最低为120C的焊条保温筒中保存。 3.8.3焊剂 使用前必须根据生产商推荐的方法（一般中性焊剂烘干到大于150，碱性焊剂烘干到200400）进行烘干，次数不宜超过3次。 3.8.4焊丝使用时必须光洁，避免其污染,3.原材料检验,案例 使用未评定的混合焊剂,定期检查焊材库，查阅台帐掌握各项目焊材领用情况，检查焊材烘烤和保存情况，同时巡检时查验现场焊材牌号，是否存在使用错误。,3.原材料检验,3.9板材切割： 3.9.1氧乙炔炬数控切割板材、开加强孔、开坡口，不允许手工操作。 3.9.2必须除去所有可见的凹槽和切痕。,案例,3.原材料检验,3.9.3按照下图所示测量下料尺寸： S1/2/3/4/5（至少测量5点）：板宽，公差1mm； L1/2： 大/小弦长，公差2mm； D1/2: 对角线长，|D1-D2|3mm.,3.原材料检验,小结 使用材料牌号等级正确的原材料，同时确保各项物化性能达标，是确保塔筒的满足强度要求的必要条件； 下料尺寸控制在公差范围内，坡口角度钝边尺寸正确开制，可以确保后续的组对错边量、焊接间隙，从而确保熔敷金属量、焊接变形量，进而确保焊缝强度、法兰平面度和内倾度、塔筒直线度等一系列要求。 总之，原材料是整个塔筒生产的基础，控制好这一关键工序，可以使后续工作变得简单顺利 。,4.焊接过程检验,4.1卷制筒节： 卷制前应打磨清理纵焊缝两侧30mm范围的杂质， 直至露出金属光泽，以保证焊接质量。 在卷制过程中应经常用弧度样板检查。 合口时应控制筒体对接间隙01mm,错边量h 0,1t 并且 h 2mm（如图），错口量不大于1.5mm（对法兰的筒节应控制好与法兰组对一端的错口量为0mm），然后再点焊组对纵焊缝。,4.焊接过程检验,为防止产生焊缝熔合不良、气孔和夹渣、裂纹等缺陷，在纵缝两端焊接引弧熄弧板。 引弧熄弧板材质、厚度、坡口形式与所焊筒体一致，长度至少为100mm 案例,厚度不一致,坡口不一致,长度不足,4.焊接过程检验,4.2焊接准备工作： 进行焊接的部件在焊缝区域必须要清洁和干燥。 焊接环境出现下列任一情况时，必须采取有效防护措施，否则禁止施焊： a） 风速：气体保护焊时大于2m/s，其他焊接方法大于10m/s； b） 相对湿度度大于90%； c） 雨雪环境。 d）当焊件温度为0-18时， 应在始焊处100mm范围内预热 到15以上。,4.焊接过程检验,4.3焊接要求: 焊接应按WPS的规定施焊,应对照WPS所列内容进行检验。 所有的纵向和环向焊缝必须使用埋弧自动焊的方法在水平位置焊接，采用Y或I型坡口双面焊，内部焊接完成后，外面进行碳弧气刨清根，并产生U型坡口。 必须在根部完全熔透焊接，同时确保焊缝具有良好的焊透重叠，重叠过少会引起熔合不足类似的缺陷，重叠过多会产生变形。必须调整热量输入，保证510%的焊缝重叠。,焊缝重叠区,清根不彻底,案 例,4.焊接过程检验,焊接完毕，清除熔渣及飞溅等。 当多层焊接时，必须彻底清除修复前一层焊道的缺陷，再进行下一层焊接。 焊接工作不允许伤害筒体，不允许在筒体的任何部位进行引弧，不允许在筒体的任意部位焊接把手或者接地线部件等。,案例,4.焊接过程检验,任何情况下，对于任何工艺，热量输入不得超过3.9kJ/mm. 计算公式如下： 高热量输入导致焊接薄板时严重变形，并且会降低焊缝及热影响区的机械性能。,由过高的热量输入引起的变形,案例,4.焊接过程检验,4.4纵缝焊接 纵缝焊接时在引弧板上调节好焊机的热量输入。 去除引、熄弧板，应采用气割切除的方法，严禁使用敲击的方法，切除处应磨平。 塔筒需作焊缝机械性能检验，在施焊塔筒同时，按JB4744-2000钢制压力容器产