风力发电机定子外壳的焊接工艺

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1、WeldingTechnologyVol．40No．1Jan.2011·工艺与新技术·33文章编号：1002－025X(2011)01-0033-03风力发电机定子外壳的焊接工艺王柏山，杨正栋（一拖（洛阳）工程机械有限公司，河南洛阳471003）摘要：分析了风力发电机定子外壳的结构特点，选择φ（Ar）80％＋φ（CO2）20％富氩混合气体保护GMAW焊接方法，焊接工艺稳定，焊缝经无损检测、宏观金相分析、拉伸、冷弯试验分析，焊接接头等性能良好；通过合理的组装焊接顺序并结合焊接工艺装备可有效地控制焊接变形，达到各项技术指标要求。关键词：风电；结构件；焊接；变形控制中图分类号

2、：TG444.77文献标志码：B1．2材料选用0序言外壳材料为普通碳素钢Q235B，厚度12～14mm，风力发电作为一种清洁的可再生能源，具有无污具有优异的焊接性。染、占地少、储量大、投资短等特点，近年来在世界1．3焊接技术要求［1］各地得到了迅猛的发展。风力发电机是将风能转换（1）矩形箱体立体对角线尺寸相差不大于2mm；为机械能，再把机械能转化为电能的机电设备，通常（2）圆筒体圆度公差不大于1．6mm；由风轮、对风装置、调速装置、传动装置、发电机、（3）两矩形箱体与中间圆筒体同轴度不大于2塔架、停车机构等组成。目前，我国大型MW级风mm；［2］电机组的总体设计技术还没

3、有完全掌握，许多方面（4）其他组装线性尺寸公差均达到GB/T需要和国外进行产技合作，本公司给德国某公司219804—2005《焊接结构的一般尺寸公差和形位公差》MW发电机组配套的定子外壳是发电机的核心部件，标准的A级要求；为典型的复杂板筋结构件，其对装配精度、焊接质量（5）圆筒体对接焊缝100％RT检测、圆筒体与都有很高的制造技术要求。箱体连接环缝100％UT检测均达到JB/T4730—2005《承压设备无损检测》标准Ⅱ级以上要求。1定子外壳的结构和技术要求1．1定子外壳结构2定子外壳焊接工艺试验风力发电机定子外壳轮廓尺寸为1640mm×10202．1焊缝形式分析mm×

4、1020mm，由两端各一个矩形箱体（1020mm×外壳主要焊缝形式：筒体纵缝为对接接头形式的1020mm×400mm）和中间圆筒体（准700mm×895对接焊缝；筒体与箱体连接环缝为角接接头的对接焊mm）三部分焊接组合而成，结构示意图如图1所示。缝；矩形箱体周边焊缝为角接接头形式的角焊缝；加外加强肋强肋板为T形接头角焊缝。4件箱体侧板加稳板2．2焊接方法的分析和选择左右各4件左右各4件圆筒件内加强肋1件根据目前的生产状况和设备保障条件，从焊接工4件箱体面板加稳板艺性、操作稳定性、生产效率等方面就焊条电弧焊左右各2件左右各4件（SMAW）、熔化极气体保护焊（GMAW）、埋

5、弧焊（SAW）3种常用焊接方法进行对比评价（表1）。由图1风力发电机定子外壳结构示意图表1综合评价分析看出，SMAW方法操作方便，但收稿日期：2010-06－30焊缝外观成形一般，内部清渣困难，效率低；SAW34·工艺与新技术·焊接技术第40卷第1期2011年1月方法很难实现矩形箱体角焊缝的自动焊接，工位转换180°，弯曲后试样拉伸面上均无裂纹。接头拉伸性能带来较高的组织和管理成本；CO2气体保护GMAW测试结果见表3。由表3中数据可以看出，富氩气体方法焊接飞溅大，外观成形差；Ar＋CO2混合气体保保护GMAW焊接接头拉伸性能良好，抗拉强度与母护GMAW方法电弧稳定、柔

6、和，熔滴呈稳定的轴向材标准值相比均大于其下限值375MPa。射流过渡，飞溅极小，熔敷效率高，焊缝成形美观，表3接头拉伸性能综合评价良好，并且工件可以完成单工位的焊接，工试样编号试样厚度/mm式样宽度/mmRm/MPa断裂位置LS－011425406焊缝区艺装备一次性装卡更有利于焊接变形的控制。LS－021425392熔合区表1焊接方法对比评价各种接头宏观金相组织如图2所示，低倍组织照焊接方法焊接工艺性操作稳定性焊缝外观质量焊接效率SMAW良优中差片中未发现裂纹、孔穴、固体夹杂、未熔合和未焊透GMAW（CO2气体保护）中中差中等形状缺陷，角焊缝根部过渡平稳、无尖角，焊透结

7、GMAW（Ar＋CO2气体保护）良良良良构熔合良好。SAW差中优良2．3焊接工艺试验参照JB4708—2000《钢制压力容器焊接工艺评定》的相关要求，对主要结构的焊缝进行了评定性焊（a）对接接头形式的对接焊缝接工艺试验和接头性能测试。2．3．1工艺试验选用焊接设备为NBC－500型熔化极气体保护焊机；焊丝牌号ER49－1，规格准1．6mm；保护气体为φ（Ar）80％＋φ（CO2）20％富氩混合气；试板的材料和厚度与定子外壳选材一致。对接接头形式的对接焊缝，接头参数为：V形坡口，坡口角度30°，对接间隙1mm；角接接头形式（b）角接接头形式