[发明专利]风力发电机塔筒法兰的焊接方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种风力发电机塔筒法兰的焊接方法。本发明方法是保证风力发电机塔筒的内法兰与塔筒筒体通过焊接形成内倾式法兰的焊接方法。本发明属于机械设备制造加工技术领域。

背景技术

在风力发电领域，风力发电机是靠风力推动风轮进行发电的，风力发电机塔筒设置在风力发电机主机和风轮的下面，支撑着重达几十吨风力发电机主机和风轮。风力发电机塔筒根据风场的区域分布和主风区的高度不同，风力发电机塔筒高度也不同，有55m、60m、61.5m、65m、70m、80m等多种高度。而其中以八十米左右的高度最为常用，风力发电机塔筒一般分几大段，塔筒筒体整体呈空心锥台形状，每大段也呈空心锥台形状，也就是一端大一端小的圆筒形状。每大段塔筒筒体由多节卷制小筒体拼接而成，然后在拼接好的每大段塔筒筒体两端再焊接上法兰，该法兰为内法兰，通过内法兰用高强度螺栓将几大段塔筒筒体连接成整个塔筒筒体。法兰在与塔筒筒体焊接后要求有0.5～1.5mm的内倾，不允许有外翻，即法兰为上表面外沿高于上表面内沿的内倾式法兰，且法兰上表面外沿高点高于上表面内沿低点的垂直距离为0.5～1.5mm。为了满足塔筒筒体法兰为内倾式法兰的要求，目前采用的一种方法是在法兰制作时有意将法兰车削成内倾；采用的另一种方法是将法兰与其紧相连的一节塔筒筒体在平台上拼接后焊接，相连塔筒筒体用刚性支撑校圆，然后整体在立车上将法兰车削成内倾。上述现有的内倾式法兰制作的方法存在着如下缺陷：（1）法兰内倾是人为的通过加工强制形成，加工难度大，制作时十分麻烦，费时费力，加工周期长，工人劳动强度大，制作质量差，制作成本高，特别是塔筒法兰尺寸非常大，因此这种方法制作内倾式法兰愈发困难，性价比非常低；（2）现有方法制作出的内倾式法兰，当相邻段塔筒筒体通过两法兰用螺栓连接时，由于螺栓副结合面不平行，影响连接可靠性，使塔筒筒体通过法兰连接的可靠性大大下降。

发明内容

本发明的目的针对现有技术的不足，提供一种制作方便、制作质量好、性价比高、连接可靠的风力发电机塔筒法兰的焊接方法，通过该焊接方法可以自然形成制作出内倾式法兰。

为实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案：一种风力发电机塔筒法兰的焊接方法，是在组成塔筒的每段塔筒筒体上焊接内法兰制作出内倾式法兰的方法，所述焊接方法步骤如下：

A．开坡口：

——取上表面和下表面平行的内法兰，在内法兰和塔筒筒体的水平端面处的内侧开Y型坡口，水平端面处的外侧开有小V型坡口；

B．在坡口处进行焊接：

——焊接的顺序为 ：

首先对水平端面处的外侧开有的小V型坡口处的外焊缝进行焊接；

然后对Y型坡口处进行内焊缝的焊接，Y型坡口处内焊缝的焊接分三层焊接，先对Y型坡口底部进行第一层内焊缝的焊接，再在第一层上面进行第二层内焊缝的焊接，最后在第二层上面进行第三层内焊缝的焊接；

通过上述步骤制作出的内法兰为上表面外沿高于上表面内沿的内倾式法兰。

进一步，第一步开坡口时，水平端面处的外侧开有的小V型坡口的水平距离为D3，在Y型坡口和小V型坡口之间水平端面的水平距离为D2，Y型坡口的水平距离为D1，D1＞D2＞D3。

更进一步，第一步开坡口时， Y型坡口的坡角α为60°～70°，小V型坡口的坡角β为60°～70°，D1为7～18mm ，D2为5～6mm， D3为2mm。

进一步，第二步在坡口处进行焊接的工艺要求是：

——使用焊丝材料为H10Mn2，焊丝直径为φ4mm；

——焊剂为SJ101；

——焊接速度为350～400mm/min；

——小V型坡口处外焊缝进行焊接的焊接电流为500～550A，焊接电压为29～33V；

——Y型坡口处第一层和第二层内焊缝进行焊接的焊接电流均为600～650A，焊接电压均为33～35V；

——Y型坡口处第三层内焊缝进行焊接的焊接电流为550～600A，焊接电压为34～38V。

更进一步，

——小V型坡口处外焊缝进行焊接前坡口清理干净；

——Y型坡口处第一层内焊缝进行焊接前坡口及根部清理干净，第二层内焊缝焊接前对已有第一层焊缝清理打磨干净；

——Y型坡口处第三层内焊缝进行焊接前对已有第二层焊缝清理打磨干净。

采用上述技术方案后，本发明具有以下有益效果：