风电机组主机架裂纹的焊接修复及补强工艺的制作方法

本发明属于风电机组设备在役修复及补强领域，具体涉及一种风电机组主机架裂纹的焊接修复及补强工艺。

背景技术：

1、主机架作为风力发电机组的主要承载部件，在风机运行过程中需要同时承受发电机、变速箱及风电叶片的重力以及环境中复杂多变的风力作用，工况条件恶劣。主机架在长时间的交变载荷作用下易于出现疲劳裂纹，严重威胁风机的安全运行，如不及时处理，裂纹会在外力作用下迅速扩展，严重时甚至会导致倒塔事故的发生。因此，必须及时对主机架裂纹开展修复和补强。风机主机架主要材质为超低温高韧性球磨铸铁，如qt400-18。这类材料有着良好的低温韧性和室温力学性能，但作为铸铁件在浇注、后期机加工过程中容易产生缩松、砂眼、缺肉、微裂纹等缺陷。在使用过程中由于复杂的应力作用，会使工件关键受力部位出现宏观裂纹。现有技术中球墨铸铁的焊接修复和补强工艺主要有三种方式：（1）热焊：工件焊前预热700°，焊接过程保持该温度直至焊接结束，焊接完成后缓慢降温，该方法优点焊接应力较小，不易产生裂纹，缺点是在役工况下操作难度较大；（2）半热焊：铸件整体或局部预热300~400°，焊接过程保温，该方法优点是改善焊接施工难度，但是焊接白口区域较大，焊缝抗裂性差；（3）冷焊：采用特殊工艺没有高温工况，缺点是焊接加热和冷却速度快，易于出现焊接裂纹，但是由于无需预热适合风电等在役机组铸件的关键部位焊接维修。。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术所存在的技术问题，提供一种风电机组主机架裂纹的异质焊接修复及补强工艺，在保障风电机组主机架裂纹修复质量的基础上，降低施工难度，便于在役施工。

2、具体方案如下：

3、一种风电机组主机架裂纹的焊接修复及补强工艺，包括如下步骤：

4、s1，缺陷检测，采用渗透检测加超声检测方法，确定主机架10的缺陷长度、深度以及缺陷走势；

5、s2，对风电主机架无障碍位置缺陷部位采用v型坡口；对风电主机架有障碍20的位置采用单v型坡口，v型坡口的开口角度a为40-50°；沿着裂纹延伸方向前距离d处打φ5mm的止裂孔12；

6、s3，焊接前应对焊条预热200°，预热时间应大于4h；焊前工件应进行预热，工件温度应控制在40~70°，焊前工件应保持干燥、无油污，打磨过的v型坡口位置采用无水丙醇擦拭。

7、s4， v型坡口的焊接深度f大于20mm时，采用镍基铸铁焊条，进行多层多道焊接根部及v型坡口，平焊位置时根部应设置与本体一致的垫板16，镍基铸铁焊条本体侧焊接厚度e≥7mm，镍基铸铁焊层的附图标记为15，最后盖面至少一层采用镍基铸铁焊条焊接，其余部分使用细晶粒钢焊条，细晶粒钢焊焊接层的附图标记为14；

8、如v型坡口的焊接深度f小于20mm则应全部采用镍基铸铁焊条焊接；

9、焊接方法手工电弧焊，直流反接，焊接速度140~180 mm/min，层间温度40~70 ℃，打底层和中间层焊接电流60~100 a，该面层焊接电流80~110 a；

10、焊接完成后应采用180~200度的温度后热处理，时间不低于8h。

11、s1步骤中，如果缺陷的裂纹11裂穿根部，则需要预留2-4mm间隙，且根部需添加与主机架同材质的加工垫板16，通常该板厚3~5mm。

12、s4步骤中，v型坡口的焊接顺序为：

13、接层14对应空间的最低处，参见附图中标记“1”区域；

14、s42、在细晶粒钢焊焊接层14的最低处开始焊接；

15、s43、在镍基铸铁焊层15的最低处开始焊接；

16、s44、在细晶粒钢焊焊接层14的最低处开始焊接；

17、s45、在镍基铸铁焊层15的最低处开始焊接；

18、s46、在细晶粒钢焊焊接层14的最低处开始焊接；

19、s47、在细晶粒钢焊焊接层14的最外处开始焊接镍基铸铁焊层15。

20、s4步骤中，焊接时，采用多段焊接，焊接层采用锤击去除应力，此时应控制工件温度，将焊接层间的温度差控制在±10℃ 内。

21、s4步骤中，补强焊接时，在补强板上修磨v型坡口处的焊缝外焊接补强板30，补强板30与v型坡口的走向垂直，v型坡口与工件连接位置应采用镍基铸铁焊条，焊接面平齐后采用不低于融合比30%的工艺进行异种钢焊接，补强焊接的焊脚高度k不小于10mm，接补强板30的补强段搭接长度n小于1.5倍焊缝截面宽度m，则焊缝余高不小于13mm；

22、补强板焊接在最先开裂的部位；

23、补强板30与本体中间的焊缝的内侧填充che507ni焊接，其外侧填充we777焊接。

24、有益效果：相对于现有技术，本发明通过修磨v型坡口、打止裂孔等手段，在适当预热的基础上通过优选焊接层间温度、焊接热输入和焊接材料，降低焊接应力，提高焊接质量，解决了现有技术风电机组主机架铸铁件焊接裂纹倾向高，在役修复难以高温预热的难题。

技术特征：

1.一种风电机组主机架裂纹的焊接修复及补强工艺，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的风电机组主机架裂纹的焊接修复及补强工艺，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的风电机组主机架裂纹的焊接修复及补强工艺，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的风电机组主机架裂纹的焊接修复及补强工艺，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的风电机组主机架裂纹的焊接修复及补强工艺，其特征在于：

技术总结
一种风电机组主机架裂纹的焊接修复及补强工艺，包括如下步骤：S1，缺陷检测，采用渗透检测加超声检测方法，确定主机架的缺陷长度、深度以及缺陷走势；S2，对风电主机架无障碍位置缺陷部位采用V型坡口；对风电主机架有障碍的位置采用单V型坡口，V型坡口的开口角度a为40‑50°。有益效果：相对于现有技术，本发明通过修磨V型坡口、打止裂孔等手段，在适当预热的基础上通过优选焊接层间温度、焊接热输入和焊接材料，降低焊接应力，提高焊接质量，解决了现有技术风电机组主机架铸铁件焊接裂纹倾向高，在役修复难以高温预热的难题。

技术研发人员：杨兴斌,于淑敏,雷清华,黄春犁,苗瑞凌,朱晨,任亚非,裴延东,黄志强,孙文琦,谢胜利
受保护的技术使用者：郑州国电机械设计研究所有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15