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某牧場(chǎng)3.0兆瓦機(jī)組的風(fēng)電塔架是大容量機(jī)組，單臺(tái)機(jī)組板厚60mm。在焊接過程中產(chǎn)生了大量殘余應(yīng)力，而殘余應(yīng)力對(duì)焊接加工尺寸精度、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)的剛度、疲勞強(qiáng)度及應(yīng)力腐蝕開裂有不同程度的影響。所以需要對(duì)風(fēng)電塔架厚壁焊縫進(jìn)行殘余應(yīng)力消除。

焊縫殘余應(yīng)力消除工藝

大中型風(fēng)電塔架焊縫殘余應(yīng)力消除的工藝主要有：焊后局部熱處理、超聲波時(shí)效、振動(dòng)時(shí)效、自然時(shí)效等方法。下面就大型風(fēng)電塔架制造行業(yè)厚壁焊縫常用的兩種殘余應(yīng)力消除工藝以重點(diǎn)介紹。

厚壁焊縫焊后局部熱處理工藝

升溫速度：400℃以下≤104℃/h，400℃以上≤83℃。

降溫速度：≤108℃/h；300℃以下可不控；

恒溫溫度：620±15℃；

保溫時(shí)間：2.5h；

加熱寬度：筒體外側(cè)焊縫兩側(cè)330mm；

測(cè)溫點(diǎn)：每片塊狀加熱器下面均設(shè)置一個(gè)測(cè)溫點(diǎn)；減少測(cè)溫不均對(duì)熱處理效果的影響；

保溫寬度：焊縫兩側(cè)600mm，內(nèi)外保溫，加熱器側(cè)雙層，非加熱器側(cè)單層；用工裝或扁鐵等綁扎緊，減少熱量損失。

焊后處理應(yīng)在焊后24小時(shí)內(nèi)完成，如果不能及時(shí)進(jìn)行焊后熱處理，焊后要對(duì)焊縫進(jìn)行焊后消氫處理。

厚壁焊縫超聲波時(shí)效、振動(dòng)時(shí)效處理工藝

使用的設(shè)備

1. 振動(dòng)時(shí)效設(shè)備：JH-700A智能頻譜交流振動(dòng)時(shí)效設(shè)備

2. 超聲波時(shí)效設(shè)備：JH-Q50超聲波去應(yīng)力設(shè)備

3. 應(yīng)力測(cè)試設(shè)備：JH-30殘余應(yīng)力檢測(cè)儀

殘余應(yīng)力消除工藝

1.殘余應(yīng)力檢測(cè)前準(zhǔn)備：檢查殘余應(yīng)力檢測(cè)儀的接線、配件是否完好、齊全；檢查電源電壓是否符合設(shè)備要求。

2.振前殘余應(yīng)力檢測(cè)：在法蘭環(huán)焊縫、筒體環(huán)縫、筒體與門框焊縫上選取測(cè)點(diǎn)，每條焊縫選取3個(gè)測(cè)點(diǎn)，T型焊縫處必須有一個(gè)測(cè)點(diǎn)（0°），其余兩點(diǎn)為120°和240°處。測(cè)量完成后打印測(cè)點(diǎn)殘余應(yīng)力數(shù)據(jù)，并表明測(cè)點(diǎn)編號(hào)（塔段號(hào)、焊縫標(biāo)號(hào)及度數(shù)）。

3.振動(dòng)時(shí)效處理：使用振動(dòng)時(shí)效設(shè)備，時(shí)間設(shè)定約為30min，全自動(dòng)運(yùn)行模式，其余參數(shù)由設(shè)備自動(dòng)掃描選取。儀器的安裝，激振器裝夾在塔段一端的法蘭上，傳感器安裝在塔段的另一端法蘭上（傳感器盡可能遠(yuǎn)離激振器）。

4.振后殘余應(yīng)力測(cè)量：按工藝要求進(jìn)行測(cè)試，打印測(cè)試數(shù)據(jù)并編號(hào)。

5.超聲波消除應(yīng)力：按工藝要求對(duì)塔筒的環(huán)焊縫、縱焊縫、筒體與門框焊縫進(jìn)行超聲波時(shí)效。輸出電流調(diào)整為2A，頻率由設(shè)備自動(dòng)捕捉，處理速度控制在400-500mm/min，處理部位為焊縫兩側(cè)的焊趾，*好內(nèi)外側(cè)均做處理。

6.超聲波時(shí)效后殘余應(yīng)力測(cè)量：按工藝要求進(jìn)行測(cè)試，打印測(cè)試數(shù)據(jù)并編號(hào)。

7.測(cè)試數(shù)據(jù)分析：根據(jù)打印的測(cè)試數(shù)據(jù)制作殘余應(yīng)力檢測(cè)報(bào)告，分析振動(dòng)時(shí)效及超聲波時(shí)效的殘余應(yīng)力消除率，振動(dòng)時(shí)效后的殘余應(yīng)力消除率應(yīng)＞30%，超聲波時(shí)效的殘余應(yīng)力消除率應(yīng)＞80%，否則要重新進(jìn)行處理。

8.測(cè)量孔補(bǔ)焊及檢查：殘余應(yīng)力測(cè)試合格后，對(duì)盲孔按要求采用氬弧焊進(jìn)行補(bǔ)焊和磁粉檢查。

厚壁焊縫消除應(yīng)力效果分析

根據(jù)對(duì)風(fēng)電塔架環(huán)焊縫熱處理前及熱處理后的殘余應(yīng)力數(shù)據(jù)可知，焊縫局部熱處理的殘余應(yīng)力消除率在80%-85%之間；根據(jù)對(duì)風(fēng)電塔架環(huán)焊縫超聲波時(shí)效和振動(dòng)時(shí)效處理前后的殘余應(yīng)力測(cè)試數(shù)據(jù)可知，超聲波時(shí)效、振動(dòng)時(shí)效殘余應(yīng)力消除率在98%以上。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，超聲波時(shí)效和振動(dòng)時(shí)效可在大中型風(fēng)電塔架上應(yīng)用，且超聲波時(shí)效和振動(dòng)時(shí)效工藝的成本要優(yōu)于局部焊后熱處理。