提高風(fēng)電塔筒焊縫外觀質(zhì)量

吳海宏　章　鵬　華緒銀

(廣東水電二局股份有限公司， 廣東 廣州　511340)

提高風(fēng)電塔筒焊縫外觀質(zhì)量

吳海宏章鵬華緒銀

(廣東水電二局股份有限公司， 廣東 廣州511340)

【摘要】近年來我國風(fēng)電能源建設(shè)發(fā)展十分迅速，風(fēng)電塔筒在工程中的應(yīng)用越來越重要，而焊接工程是整個工程的關(guān)鍵。焊縫是塔筒的重要組成部分，焊縫的外觀質(zhì)量影響著產(chǎn)品的質(zhì)量。本文重點(diǎn)介紹粵水電感城鎮(zhèn)49.5MW風(fēng)電場塔筒制造QC小組項(xiàng)目的活動情況。項(xiàng)目成員通過運(yùn)用QC的手法，分析解決工程中發(fā)現(xiàn)的問題，提高了焊縫外觀質(zhì)量和產(chǎn)品品質(zhì)，在為企業(yè)贏得工期和信譽(yù)的同時，創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟(jì)效益。該項(xiàng)目的成功經(jīng)驗(yàn)可為國內(nèi)其他類似工程提供一定的參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】風(fēng)電； 塔筒； 焊縫外觀； 質(zhì)量

1項(xiàng)目概況

粵水電感城鎮(zhèn)49.5MW風(fēng)電場塔筒制造(以下簡稱“海南感城風(fēng)電項(xiàng)目”)項(xiàng)目位于海南省東方市感城鎮(zhèn)，風(fēng)電場總裝機(jī)容量為49.5MW，共有33套風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。公司負(fù)責(zé)該項(xiàng)目33套風(fēng)力發(fā)電塔筒的制造任務(wù)，力求在不斷提高產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量的同時，使產(chǎn)品外觀質(zhì)量也有所改進(jìn)，以提高在風(fēng)電裝備制造領(lǐng)域的信譽(yù)。

焊接工程是整個風(fēng)電塔筒工程的關(guān)鍵，焊縫是塔筒的重要組成部分，每套風(fēng)電塔筒共有對接縱縫26條(縱縫總長61.830m),對接環(huán)縫29條(總長313.141m)，全部焊縫采用埋弧自動焊接技術(shù)。焊縫的外觀質(zhì)量影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，因此公司在確保焊縫內(nèi)部質(zhì)量的基礎(chǔ)上，采用QC的手法，優(yōu)化工藝方法和提高制造水平，提高焊縫外觀質(zhì)量。

2施工現(xiàn)狀

2010年1月10日，本QC小組成員對海南感城風(fēng)電項(xiàng)目第01～04套塔筒共220條焊縫的外觀質(zhì)量檢查記錄表進(jìn)行檢查(抽樣以“500mm/處”為單元，每套塔筒共抽檢750處)，統(tǒng)計結(jié)果匯總?cè)缦拢?/p>

表1　第01～04套焊縫外觀質(zhì)量檢查表匯總

根據(jù)表1抽樣結(jié)果可知，塔筒焊縫外觀的平均驗(yàn)收合格率僅為：(52.67%+52.80%+51.60%+53.60%)/4=52.67%。存在問題的詳細(xì)情況可以歸類如表2所列。

表2　第01～04套塔筒“焊縫外觀質(zhì)量”存在問題統(tǒng)計

從表2可知，風(fēng)電塔筒焊縫外觀質(zhì)量存在的問題中，焊縫余高超差占44.93%，焊縫寬窄差不合格占39.15%，此兩項(xiàng)是造成塔筒焊縫外觀質(zhì)量不合格的主要問題。

3設(shè)定目標(biāo)

根據(jù)公司經(jīng)驗(yàn)及歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行測算，發(fā)現(xiàn)如能解決焊縫寬窄差不合格和焊縫余高超差這兩項(xiàng)主要問題的九成，焊縫外觀質(zhì)量初次合格率可提高到52.67%+47.33%×(44.93%+39.15%)×90%=88.5%

4原因分析

2010年1月15日，QC小組成員對現(xiàn)場進(jìn)行深入了解，召開會議，采用頭腦風(fēng)暴法進(jìn)行充分討論，從人、機(jī)、料、法、環(huán)五個方面進(jìn)行了分析，最終確定以下3個主要原因。

4.1主要原因一：焊機(jī)特性差

小組成員對三臺自動焊機(jī)的電壓值進(jìn)行跟蹤檢查，在焊接的20min內(nèi)發(fā)現(xiàn)三臺焊機(jī)的電壓值波動情況有所區(qū)別，1號焊機(jī)、3號焊機(jī)的電壓波動比較嚴(yán)重，統(tǒng)計結(jié)果如表3所列。

表3　焊接時焊機(jī)電壓波動調(diào)查(電壓值設(shè)定為33V時)

結(jié)論：通過對比焊道外觀(如圖1所示)，自動焊機(jī)電壓值不穩(wěn)定，波動幅度>5%(標(biāo)準(zhǔn)要求波動幅度應(yīng)在5%以內(nèi))，導(dǎo)致焊縫寬窄差超差。

圖1　三臺焊機(jī)生產(chǎn)的焊縫效果對比(左為1號，中為2號，右為3號)

4.2主要原因二：筒體圓度超差

因鋼管的管徑變化會導(dǎo)致焊接過程的不穩(wěn)定和焊接參數(shù)的變化，從而引起形狀變化，造成筒體圓度超差?，F(xiàn)場對4個塔架中出現(xiàn)焊縫余高超差的其中6個筒體管節(jié)圓度記錄進(jìn)行了檢查，結(jié)果如表4所列。

表4　筒體圓度調(diào)查

結(jié)論：根據(jù)制造規(guī)范要求，圓度必須小于等于2mm，而表4檢查結(jié)果顯示實(shí)際圓度大于等于2mm，超出標(biāo)準(zhǔn)要求。由于趕工和節(jié)省材料，焊接前筒體缺乏必要的矯正措施。

4.3主要原因三：蓋面焊焊接速度不適合

現(xiàn)場對4個塔架中有出現(xiàn)焊縫余高超差的其中6個筒體管節(jié)環(huán)縫焊接時的速度記錄進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)蓋面焊時速度偏小。根據(jù)焊接原理，焊縫成形較高導(dǎo)致整條焊縫的余高超高，如表5所列。

表5　蓋面焊焊接速度

結(jié)論：從表5可知，焊接速度偏低，焊縫成形較高，導(dǎo)致焊縫余高超高。

6對策實(shí)施

通過以上的調(diào)查和分析，找到了問題的主要原因，制訂了如表6所列對策，并逐一實(shí)施。

表6　對策實(shí)施

注此表省略人員、時間、地點(diǎn)。

6.1解決焊機(jī)特性差的問題

針對生產(chǎn)車間部分國產(chǎn)焊機(jī)出現(xiàn)設(shè)備老化，焊機(jī)特性差，導(dǎo)致焊縫寬窄差不合格和焊縫余高超差問題，對國產(chǎn)自動焊機(jī)和美國某品牌自動焊機(jī)進(jìn)行特性分析，美國某品牌自動焊機(jī)雖然價格比國產(chǎn)自動焊機(jī)貴6倍，但穩(wěn)定性好，焊縫外觀整體均勻漂亮，因此公司引進(jìn)3臺美國某品牌自動焊機(jī)，為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品提供了保證，解決了焊接時焊機(jī)電壓不穩(wěn)定的問題。

實(shí)施效果：通過引進(jìn)美國某品牌自動焊機(jī)，解決了電壓不穩(wěn)定的問題，穩(wěn)定了焊接時焊機(jī)的電壓后。將焊接電壓設(shè)定為33V后，測量三臺新焊機(jī)焊接時的電壓值如圖2所示。

圖2　三臺林肯自動焊機(jī)20min內(nèi)電壓波動情況

從圖2可以看出，焊接時電壓值設(shè)定為33V后，電壓波動幅度不大，趨于33V?？梢运愠龃巳_焊機(jī)焊接時電壓波動范圍分別為：±3.6%，±3.0%，±3.6%，都小于目標(biāo)極限值5%，達(dá)到對策目標(biāo)。

6.2解決筒體圓度超差的問題

a.在單節(jié)筒體縱縫焊完后，對筒體回卷板機(jī)進(jìn)行回圓操作，找圓時用弦長600mm內(nèi)卡樣板檢查筒體橢圓度和縱縫的棱角度，以樣板與簡壁的間隙不超過3mm為合格，并保證回圓的質(zhì)量，如圖3所示。

圖3　筒體縱縫焊后回圓操作

b.在多節(jié)筒體環(huán)縫焊接前，對筒體用臨時支撐加固，保證筒體在焊接過程中的圓度合格，如圖4所示。

圖4　臨時支撐加固保證圓度

實(shí)施效果：對6個正在進(jìn)行環(huán)縫焊接的筒體進(jìn)行圓度復(fù)檢，結(jié)果匯總?cè)绫?所列，筒體圓度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，達(dá)到對策目標(biāo)。

表7　實(shí)施后筒體圓度檢驗(yàn)匯總

6.3解決蓋面焊焊接速度不適合的問題

對不同板厚、不同焊縫類型進(jìn)行工藝反復(fù)試驗(yàn)，并調(diào)整焊接速度，為保證焊接內(nèi)部質(zhì)量，根據(jù)線能量Q=ηIU/V，相應(yīng)調(diào)整其他工藝參數(shù)(如表8和表9所列)。按照J(rèn)B 4708—2000《鋼制壓力容器焊接工藝評定》進(jìn)行焊接工藝評定，經(jīng)第三方檢驗(yàn)，焊縫力學(xué)機(jī)械性能合格，既滿足了生產(chǎn)要求，又保證了焊縫內(nèi)部質(zhì)量和外觀質(zhì)量。

表8　實(shí)施前蓋面焊焊接速度及其他工藝參數(shù)

表9　實(shí)施后蓋面焊焊接速度及其他工藝參數(shù)

實(shí)施效果：實(shí)踐表明，此項(xiàng)實(shí)施既調(diào)高了焊接速度(滿足余高合格)，又滿足了焊接工藝要求(焊縫內(nèi)部質(zhì)量要求)，達(dá)到了對策目標(biāo)。

7結(jié)語

隨后QC小組成員對該項(xiàng)目焊好的第26～33套塔筒的全部焊縫外觀進(jìn)行檢查，結(jié)果如表10和表11所列。

結(jié)論：通過小組活動，焊縫外觀質(zhì)量驗(yàn)收平均合格率由活動前的52.67%提高到90.63%，比目標(biāo)值85%高出5.63個百分點(diǎn)。從表11可知焊縫外觀質(zhì)量不合格的主要問題“焊縫余高超差”和“焊縫寬窄差不合格”已經(jīng)得到有效解決，活動效果非常好。

表10　焊縫外觀質(zhì)量檢驗(yàn)匯總

表11　活動后8套風(fēng)電塔筒焊縫外觀不合格存在問題統(tǒng)計

活動前焊縫外觀質(zhì)量一次驗(yàn)收合格率僅為52.67%(即47.33%返工)，活動后焊縫外觀一次驗(yàn)收合格率為90.63%(及9.37%返工)，減少返工率為47.33%-9.37%=37.96%。根據(jù)經(jīng)濟(jì)師的估算和工程結(jié)算書得知，平均每條焊縫返工費(fèi)(包括材料費(fèi)、人工費(fèi)等)約200元，該QC活動過程涉及焊縫共1595條。通過QC活動，節(jié)省返工費(fèi)用約200×1595×37.96%=121092元。開展QC活動經(jīng)費(fèi)(包括焊工獎勵、工藝試驗(yàn)等)約10000元。因此通過開展QC活動，該項(xiàng)目總共節(jié)省經(jīng)費(fèi)約111093元，取得很好的經(jīng)濟(jì)效益。該項(xiàng)目提高焊縫外觀質(zhì)量的成功經(jīng)驗(yàn)和解決方法值得在行業(yè)內(nèi)推廣應(yīng)用。

關(guān)于開展2015年度水利水電工程建設(shè)工法申報工作的通知

為鼓勵企業(yè)科技創(chuàng)新，促進(jìn)我國水利水電工程建設(shè)新技術(shù)、新工藝、新材料和新設(shè)備的推廣和應(yīng)用，提高水利水電工程施工水平和工程質(zhì)量，根據(jù)《水利水電工程建設(shè)工法管理辦法》(中水協(xié)〔2010〕20號)，現(xiàn)中國水利工程協(xié)會組織開展2015年度水利水電工程建設(shè)工法評審工作，有關(guān)申報事宜請登錄中國水利工程協(xié)會官方網(wǎng)站查詢。

來源： 中國水利工程協(xié)會網(wǎng)官網(wǎng) 2015年2月11日

丹江口水庫蓄水超歷史最高水位 南水北調(diào)中線工程水源充足

中圖分類號：TG445

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號：1005-4774(2015)04-0080-05

Improvement of wind power tower drum weld appearance quality

WU Haihong, ZHANG Peng, HUA Xuyin

(GuangdongHydropowerNo. 2BureauCo.,Ltd.,Guangzhou511340,China)

Abstract：China wind energy construction is developed very rapidly in recent years. Wind power tower drum becomes more and more important in project application, while weld project is critical in the whole project. Weld is an important part of tower drum, and the appearance quality of weld affects the quality of the product.In the paper, activity condition of Guangdong Hydropower Gancheng Town 49.5 MW wind power tower drum manufacturing project is mainly introduced in the paper. Project members analyzes and solves problems discovered in the project through QC method, thereby improving weld appearance quality and project quality. Certain economic benefits are created when project duration and credit are achieved for enterprise. Successful experience of the project can provide certain reference for other similar projects in China.

Key words：wind power; tower drum; weld appearance;quality