论文-任建新1

风力发电机底架的焊接工艺讲解人：任建新目录•1.风力发电机底架的材料•2.风力发电机底架的组成•3.风力发电机底架的焊接•4.焊接检验第一章风力发电机底架的材料Q345是一种钢材的材质。它是低合金钢C0.2%)代表的是这种材质的屈服，后面的345，就是指这种材质的屈服强度，在345左右。并会随着材质的厚度的增加而使其屈服强度减小。我们的风机所处的环境温度范围在-40-100度之间，所以我们选择在常温下的钢材，我们选用Q345D。Q345D是我国执行标准GB/T1591下的低合金钢板，广泛应用于桥梁、车辆、船舶、建筑、压力容器等。Q345D是在-20℃的低温冲击条件下生产的钢板。它的屈服强度是345MPa，屈服点为295-390MPa的低合金高强度钢基本上属于热扎钢，是C-Mn或Mn-Si系钢种。它主要是通过合金元素的固溶强化获得高强度。锰是最常见的合金元素，添加V（钒）或Nb（铌）起细化晶粒和沉淀强化作用。第一章风力发电机底架的材料虽然能在热扎状态下使用，但性能不稳定，厚板尤为严重。只有通过正火，使晶粒细化和碳化钒均匀弥散分布后才能获得较高的塑形和韧性，所以Q345D须在正火状态下使用。在Q345D的基础上进一步沉淀强化和细化晶粒，是在C-Mn系或Mn-Si系的基础上除添加固溶强化元素之外，再添加一些碳、氮化合物形成元素，如V、Nb、Ti和Mo等，通过正火处理后形成细小的碳、氮化合物从固溶体中沉淀析出，并同时起到细化晶粒的作用，从而在提高钢材强度的同时，又改善了塑性和韧性。第二章风力发电机底架的组成发电机底架有左边梁右边梁横梁尾梁发电机支撑组成的。发电机支撑左边梁右边梁横梁第三章风力发电机底架的焊接焊接是两种或者两种以上同种或异种材料通过原子或分子之间的结合和扩散连接成一体的工艺过程。促使原子或者分子之间产生结合和扩散的方法是加热或加压，或同时加压又加热。（1）焊接方法的选择1.对母体材料的考虑。1）母体材料的物理特性。2）母材料的力学性能。3）母材的冶金性能。2.对产品结构特征的考虑。1）结构的几何形状和尺寸。2）焊件厚度。3）接头形式。4）焊接位置。（2）发电机底架材料的焊接性在熔焊条件下Q345D随着强度级别的提高和合金元素含量的增加，焊接的难度增大。这类钢焊接的主要问题是热影响区的脆化和产生各种裂纹。第三章风力发电机底架的焊接(1)热影响区脆化1）过热区脆化过热区是指热影响区中熔合线附近母材被加热到1100度以上的区域，又叫粗晶区。由于该区温度高，发生奥氏体晶粒显著长大和一些难溶质点溶入而导致了性能变化，Q345D在高强钢中合金元素含量最低，其淬透性也最差，焊接时在过热区一般发生马氏体转变的可能性较小。仅在焊接接头截面尺寸很大、焊接现场温度低，并且焊接热输入较小时，才会出现马氏体。这种马氏体含碳量低，而且转变温度较高，冷却过程中获得“自回火”，其韧性比高碳马氏体高得多。所以Q345D焊接时淬硬脆化倾向很小。因此在Q345D焊接时，采用适当低的热输入等工艺措施来抑制过热区奥氏体晶粒长大及魏氏组织的出现。是防止过热区脆化的关键。第三章风力发电机底架的焊接2）热应变脆化钢在温度范围内，受到较大的塑性变形（5%-10%）后，出现裂纹，韧性明显下降，脆性转变温度明显升高的现象。产生这种现象的原因主要在于钢中游离的碳、氮原子高温下在应变产生的位错周围迅速形成Cottrell气团，致使位错塞积而脆化。（2）裂纹1）焊缝金属的热裂纹Q345D一般含碳量都较低，而含锰量都较高，它们的值比较大，因而具有较好的抗热裂性能，正常情况下焊缝不会出现热裂纹。第三章风力发电机底架的焊接2）冷裂纹。导致钢材产生焊接冷裂纹的三个主要因素是钢材的淬硬倾向，焊缝的扩散氢含量和接头的拘束应力，其中淬硬倾向是决定性的。Q345D的碳当量较高，其淬硬倾向相应稍大，当冷却速度快时，有可能产生马氏体淬硬组织。在拘束应力较大和扩散氢含量较高的情况下，就必须采取适当措施，防止冷裂纹的产生。为了不产生冷裂纹，避免出现不利的淬硬组织，可以把热影响区的最高硬度控制在某一刚好不出现冷裂纹的临界值，即最高硬度允许值。有此控制指标后，就可以对被焊钢材实测它的热影响区最高硬度值，然后与允许值进行比较，即可评定该材料的冷裂倾向和确定焊前预热温度。第三章风力发电机底架的焊接3）再热裂纹。Q345D中因不含强碳化物形成元素，对再热裂纹不敏感，在焊后消除应力热处理时不会发生再热裂纹。4）层状撕裂。层状撕裂的产生不受钢材的种类和强度级别的限制，它主要决定于钢材的冶炼条件。在一般冶炼条件下产生的钢，都具有不同程度的层状撕裂倾向。（3）焊接工艺的选择1）焊接方法热扎正火钢对许多焊接方法都适应，选择时主要考虑产品结构、板厚、性能要求和生产条件等因素，其中最为常用的是焊条电弧焊、埋弧焊和溶化极气体保护焊。低合金高强度钢可以使用窄间隙的溶化极气体保护焊，其生产率高，焊接材料和能源消耗低，同时焊接热输入小，热影响区窄。但是窄间隙气保焊具有难以完全消除坡口侧壁末焊透及夹渣等缺点。第三章风力发电机底架的焊接我们的材料是Q345D，属于低合金高强度钢，我们采用气体保护焊。2）焊接材料的选择焊接时，选择焊接材料的主要依据是保证焊缝金属的强度、塑性、和韧性等力学性能与母材相匹配，为此，须注意一下问题。1.选择相应强度级别的焊接材料。选择与母材相同成分的焊材，焊后焊缝金属的强度将升高，而塑性和韧性将下降，这对于焊接接头的抗裂性能和使用性能非常不利。因此，往往要求焊缝的合金元素低于母材的含量。2.工艺条件的影响。坡口形状和接头形式的影响。不同坡口形状和接头形式焊接时会有不同的溶合比和冷却速度。第三章风力发电机底架的焊接3）焊条参数的选择1.焊接热输入。焊接热输入的确定主要依据是防止过热区脆化和焊接裂纹两个方面。含碳量偏高的Q345钢，其淬硬倾向增加，为防止冷裂纹，焊接时，宜用偏大一些的焊接热输入。2.预热。预热主要是为了防止裂纹，同时兼有一定改善接头性能作用。预热温度的确定取决于钢材的化学成分、焊件结构形状、拘束度、环境温度和焊后热处理等。3.后热及热处理。①后热又叫消氢处理，是焊后立即对焊件的全部进行加热和保温，让其缓冷，使扩散氢逸出的工艺措施。后热的目的是防止延迟裂纹的产生，主要用于强度级别较好的钢种和大厚度的焊接结构。去氢的效果取决于后热的温度和时间。②焊后热处理。一般情况下，Q345是不需要热处理，但是在电弧焊以后也可以在回火处理。在电渣焊以后进行正火和回火热处理。第四章焊接检验1）焊接检验的方法分为破坏性检验、非破坏性检验和工艺性检验。破坏性检验的特点是在检验过程中须破坏被检对象的结构，非破坏性检验的特点是在检验过程中不破坏被检对象的结构和材料。工艺性检验的特点是在产品制造过程中为了保证工艺的正确性而进行的检验。我们采用的无损检测中的超声波试验。它是不损被检查材料或成品的性能和完整性而检测其缺欠的方法。是属于非破坏性检验的一种。第四章焊接检验超声波检测它是利用焊缝中的缺欠与正常组织具有不同的声阻抗和声波在不同声阻抗的异质界面上会产生反射的原理来发现缺欠。检测过程由探头中的压电换能器发射脉冲超声波，通过声耦合介质传播到焊件中，遇到缺欠后产生发射波，经换能器转换成电信号，放大后显示在荧光屏上或打印在纸带上。根据探头位置和声波的传播时间可求的缺欠位置；观察发射波的幅度可以近似地评估缺欠的大小。2）缺欠评定与焊缝质量等级1.缺欠的评定GB/T11345-1989中规定：超过评定线的信号应注意它是否具有裂纹等危害性缺陷特征。。如有怀疑时，应采取改变探头角度、增加检测面、观察动态波形，结合结构工艺特征作判定。第四章焊接检验2.焊缝质量等级GB/T11345-1989规定：最大反射波幅位于Ⅱ区的缺欠，根据缺欠指示长度按表9-5-18的规定予以评级；最大发射波幅不超过评定线的缺欠，均评为Ⅰ级；最大发射波幅超过评定线的缺欠，检测者判定为裂纹等危害性缺欠时，无论其波幅和尺寸如何，均评为Ⅳ级；反射波幅位于Ⅰ区的非裂纹缺欠，均评为Ⅰ级；反射波幅位于Ⅲ区的缺欠，无论其指示长度如何，均评定为Ⅳ级；不合格的缺陷应予返修，返修区域修补后，返修部位及补焊受影响的区域，应按原探伤条件进行复检，复检部位的缺欠也按上述方法评定。