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(lái)我國(guó)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(lái)越重要，而焊接工程是整個(gè)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(chǎng)塔筒制造QC小組項(xiàng)目的活動(dòng)情況。項(xiàng)目成員通過(guò)運(yùn)用QC的手法，分析解決工程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)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(shí)，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(guó)內(nèi)其他類(lèi)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(chǎng)塔筒制造(以下簡(jiǎn)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(chǎng)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(shí)，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(gè)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(duì)接縱縫26條(縱縫總長(zhǎng)61.830m),對(duì)接環(huán)縫29條(總長(zhǎng)313.141m)，全部焊縫采用埋弧自動(dòng)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(duì)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(jì)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(wèn)題的詳細(xì)情況可以歸類(lèi)如表2所列。

表2　第01～04套塔筒“焊縫外觀質(zhì)量”存在問(wèn)題統(tǒng)計(jì)

從表2可知，風(fēng)電塔筒焊縫外觀質(zhì)量存在的問(wèn)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(wèn)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(cè)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(wèn)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(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行深入了解，召開(kāi)會(huì)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(gè)方面進(jìn)行了分析，最終確定以下3個(gè)主要原因。

4.1主要原因一：焊機(jī)特性差

小組成員對(duì)三臺(tái)自動(dòng)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(tái)焊機(jī)的電壓值波動(dòng)情況有所區(qū)別，1號(hào)焊機(jī)、3號(hào)焊機(jī)的電壓波動(dòng)比較嚴(yán)重，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3所列。

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

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

圖1　三臺(tái)焊機(jī)生產(chǎn)的焊縫效果對(duì)比(左為1號(hào)，中為2號(hào)，右為3號(hào))

4.2主要原因二：筒體圓度超差

因鋼管的管徑變化會(huì)導(dǎo)致焊接過(guò)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。現(xiàn)場(chǎng)對(duì)4個(gè)塔架中出現(xiàn)焊縫余高超差的其中6個(gè)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(chǎng)對(duì)4個(gè)塔架中有出現(xiàn)焊縫余高超差的其中6個(gè)筒體管節(jié)環(huán)縫焊接時(shí)的速度記錄進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)蓋面焊時(shí)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(duì)策實(shí)施

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

表6　對(duì)策實(shí)施

注此表省略人員、時(shí)間、地點(diǎn)。

6.1解決焊機(jī)特性差的問(wèn)題

針對(duì)生產(chǎn)車(chē)間部分國(guó)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(wèn)題，對(duì)國(guó)產(chǎn)自動(dòng)焊機(jī)和美國(guó)某品牌自動(dòng)焊機(jī)進(jìn)行特性分析，美國(guó)某品牌自動(dòng)焊機(jī)雖然價(jià)格比國(guó)產(chǎn)自動(dòng)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(tái)美國(guó)某品牌自動(dòng)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(shí)焊機(jī)電壓不穩(wěn)定的問(wèn)題。

實(shí)施效果：通過(guò)引進(jìn)美國(guó)某品牌自動(dòng)焊機(jī)，解決了電壓不穩(wěn)定的問(wèn)題，穩(wěn)定了焊接時(shí)焊機(jī)的電壓后。將焊接電壓設(shè)定為33V后，測(cè)量三臺(tái)新焊機(jī)焊接時(shí)的電壓值如圖2所示。

圖2　三臺(tái)林肯自動(dòng)焊機(jī)20min內(nèi)電壓波動(dòng)情況

從圖2可以看出，焊接時(shí)電壓值設(shè)定為33V后，電壓波動(dòng)幅度不大，趨于33V?？梢运愠龃巳_(tái)焊機(jī)焊接時(shí)電壓波動(dòng)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(duì)策目標(biāo)。

6.2解決筒體圓度超差的問(wèn)題

a.在單節(jié)筒體縱縫焊完后，對(duì)筒體回卷板機(jī)進(jìn)行回圓操作，找圓時(shí)用弦長(zhǎng)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(jiǎn)壁的間隙不超過(guò)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(duì)筒體用臨時(shí)支撐加固，保證筒體在焊接過(guò)程中的圓度合格，如圖4所示。

圖4　臨時(shí)支撐加固保證圓度

實(shí)施效果：對(duì)6個(gè)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(duì)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(wèn)題

對(duì)不同板厚、不同焊縫類(lèi)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(píng)定》進(jìn)行焊接工藝評(píng)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(duì)策目標(biāo)。

7結(jié)語(yǔ)

隨后QC小組成員對(duì)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(guò)小組活動(dòng)，焊縫外觀質(zhì)量驗(yàn)收平均合格率由活動(dòng)前的52.67%提高到90.63%，比目標(biāo)值85%高出5.63個(gè)百分點(diǎn)。從表11可知焊縫外觀質(zhì)量不合格的主要問(wèn)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(dòng)效果非常好。

表10　焊縫外觀質(zhì)量檢驗(yàn)匯總

表11　活動(dòng)后8套風(fēng)電塔筒焊縫外觀不合格存在問(wèn)題統(tǒng)計(jì)

活動(dòng)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(dòng)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(shū)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(dòng)過(guò)程涉及焊縫共1595條。通過(guò)QC活動(dòng)，節(jié)省返工費(fèi)用約200×1595×37.96%=121092元。開(kāi)展QC活動(dòng)經(jīng)費(fèi)(包括焊工獎(jiǎng)勵(lì)、工藝試驗(yàn)等)約10000元。因此通過(guò)開(kāi)展QC活動(dòng)，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(kāi)展2015年度水利水電工程建設(shè)工法申報(bào)工作的通知

為鼓勵(lì)企業(yè)科技創(chuàng)新，促進(jìn)我國(guó)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(hào))，現(xiàn)中國(guó)水利工程協(xié)會(huì)組織開(kāi)展2015年度水利水電工程建設(shè)工法評(píng)審工作，有關(guān)申報(bào)事宜請(qǐng)登錄中國(guó)水利工程協(xié)會(huì)官方網(wǎng)站查詢。

來(lái)源： 中國(guó)水利工程協(xié)會(huì)網(wǎng)官網(wǎng) 2015年2月11日

丹江口水庫(kù)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(lèi)號(hào)：TG445

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：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