海上風(fēng)電風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼管樁制造工藝

海上風(fēng)電風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼管樁制造工藝摘要：本文以廣東某海上風(fēng)電項(xiàng)目為例，較全面地闡述了海上風(fēng)電風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼管樁在陸地建造時(shí)的制作工藝方法及質(zhì)量控制措施，對(duì)類似工程具有一定的指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：海上風(fēng)電；風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)；鋼管樁制造工藝；質(zhì)量檢驗(yàn)0引言與陸地風(fēng)機(jī)相比，海上風(fēng)機(jī)受到臺(tái)風(fēng)、波浪、水流以及海水腐蝕等影響，由于所處環(huán)境的制約，海上風(fēng)電風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的制造工藝較陸地風(fēng)電要復(fù)雜。其中鋼管樁是海上風(fēng)電風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的重要構(gòu)件，鋼管樁的安全且高質(zhì)量的建造施工對(duì)風(fēng)機(jī)的安裝使用具有重大意義。本文主要介紹了風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼管樁在陸地建造過(guò)程中的施工工藝方法以及質(zhì)量檢驗(yàn)控制，為現(xiàn)場(chǎng)施工者、檢驗(yàn)員及項(xiàng)目管理人員快速熟悉和了解風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼管樁的建造工藝提供一定幫助。1工程概括廣東某海上風(fēng)電項(xiàng)目位于湛江市徐聞縣新寮島及外羅以東的近海區(qū)域。項(xiàng)目所處地距離西側(cè)徐聞縣陸域的最近距離10km，最遠(yuǎn)距離約20km，施工水深2?11m。項(xiàng)目規(guī)劃面積約30km2，共布置36臺(tái)容量為5.5MW抗臺(tái)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，總裝機(jī)容量為198MW；風(fēng)電場(chǎng)配套建設(shè)1座陸上集控中心，1座220kV海上升壓站，風(fēng)電機(jī)組通過(guò)8組35kV場(chǎng)內(nèi)集電海纜接入海上升壓站，升壓后通過(guò)1回220kV海底電纜登陸接入陸上集控中心，然后以1回220kV架空線路接入聞濤變電站，線路長(zhǎng)度約30km。本項(xiàng)目風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)說(shuō)所采用鋼管樁的單樁直徑為6.5?7.0m，鋼板主要為DH36材質(zhì)，部分位置為DH36-Z35材質(zhì)，板厚為70?80mm，單樁重量為900T?950T。2工藝流程本項(xiàng)目風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼管樁的主要工藝分為以下四個(gè)階段：①檢驗(yàn)來(lái)料的鋼板并下料配對(duì)；②拼板的焊接與檢驗(yàn)，卷圓的焊接與筒體復(fù)圓，環(huán)縫的焊接與檢驗(yàn)，法蘭與附屬件的裝焊；③轉(zhuǎn)移噴砂及防腐噴漆；④總拼焊接及整樁完工檢查?？梢?jiàn)，筒體部件加工工藝復(fù)雜，由六道車，三道焊接序，三道鏜序和三道鉆序以及四處著色檢驗(yàn)和一處硫酸銅檢驗(yàn)構(gòu)成。所有焊接工序后都要做熱處理，消除焊接應(yīng)力。主要工藝流程如下圖1所示。圖1風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼管樁主要工藝流程3主要制造工藝3.1鋼板檢驗(yàn)及下料3.1.1鋼板檢驗(yàn)鋼板來(lái)料時(shí)，對(duì)鋼板進(jìn)行彎曲試驗(yàn)、低溫沖擊試驗(yàn)及化學(xué)成分檢測(cè)，核查鋼材的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率等力學(xué)性能是否符合規(guī)范規(guī)定。核對(duì)材料/設(shè)備牌號(hào)、規(guī)格、數(shù)量及爐批號(hào)與實(shí)物是否一致。核查材料的外觀和尺寸是否完好。是否做好入庫(kù)登記及標(biāo)記并集中擺放。核查鋼板UT復(fù)測(cè)報(bào)告及結(jié)果是否滿足要求。核查船級(jí)社鋼印記及證書是否有驗(yàn)船師簽字和船級(jí)社蓋章。核查是否按規(guī)范要求取樣復(fù)檢。3.1.2下料組對(duì)劃線號(hào)料前應(yīng)該檢查鋼材的表面質(zhì)量是否有超標(biāo)缺陷，如氣泡、結(jié)疤、裂紋、拉裂、夾雜、壓入氧化皮以及分層等缺陷。號(hào)料時(shí)，應(yīng)預(yù)留鋼板切割余量，坡口邊緣打磨干凈整齊，切割表面應(yīng)光順、無(wú)毛刺和割渣。切割構(gòu)件的長(zhǎng)度、寬度、曲線外形及直線度的尺寸偏差應(yīng)滿足表1中的規(guī)范要求。表1切割件尺寸偏差的規(guī)范要求拼板時(shí)可用粉線或目測(cè)檢查平面是否平整、端面對(duì)齊，拼板后的尺寸應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求，長(zhǎng)度、寬度方向誤差為±3mm；對(duì)角線方向誤差為±3mm；坡口角度誤差不應(yīng)超過(guò)±5°。拼板對(duì)接縫的坡口角度及間隙應(yīng)符合規(guī)范要求，坡口兩測(cè)30mm邊緣應(yīng)打磨干凈。3.2焊接工藝及檢驗(yàn)3.2.1焊工資質(zhì)本工程的焊工都應(yīng)持有指定的合格證書。焊接人員應(yīng)從事與其資格證書相符的焊接工作，不得越位焊接。3.2.2焊接工藝方法重要的對(duì)接接頭和T接頭的兩端應(yīng)裝焊引弧板和熄弧板，其材料及接頭原則上應(yīng)與母材相同，其尺寸為：手工焊、半自動(dòng)一50x30xtmm；自動(dòng)焊一100x50xtmm（t為母材板厚）；焊后用氣割割除，磨平割口。定位焊是厚板施工過(guò)程中最容易出現(xiàn)問(wèn)題的部位。其焊縫的焊接應(yīng)避免在焊縫的起始、結(jié)束和拐角處施焊，弧坑應(yīng)填滿，嚴(yán)禁在焊接區(qū)以外的母材上引弧和熄弧。定位焊的焊腳尺寸不應(yīng)大于焊縫設(shè)計(jì)尺寸的2/3，且不大于8mm，但不應(yīng)小于4mm。在厚板焊接過(guò)程中，堅(jiān)持的一個(gè)重要的工藝原則是多層多道焊，嚴(yán)禁擺寬道。厚板為避免在焊接時(shí)出現(xiàn)淬硬一一馬氏體組織此類情況，焊前必須進(jìn)行加熱，加熱時(shí)按板材的不同厚度進(jìn)行，母材的最小預(yù)熱溫度應(yīng)按WPS確定。厚板對(duì)接焊后，應(yīng)立即將焊縫及其兩側(cè)各100mm范圍內(nèi)的局部母材進(jìn)行加熱，加熱時(shí)采用紅外線電加熱板進(jìn)行。露天焊接需采用CO2氣體保護(hù)焊時(shí)，將采取嚴(yán)格及可靠的防風(fēng)、防雨措施，CO2氣體純度＞99.9%。手工電弧焊、CO2氣體保護(hù)焊的立焊位置的施焊方向，要求自下而上［1］。3.2.3焊后檢驗(yàn)修補(bǔ)施焊前的預(yù)熱和表面清理與正式焊接時(shí)相同，在焊縫修補(bǔ)過(guò)程中的層間溫度將始終保持，不得中途停止，直至修補(bǔ)完畢。返修焊縫將按原焊縫質(zhì)量要求檢驗(yàn)，同一部位返修焊不允許超過(guò)兩次。修補(bǔ)后的焊縫表面采用砂輪打磨勻順，打磨要求按照前面的規(guī)定。厚度大于32mm的焊縫，需要在焊接完成48小時(shí)后進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。高強(qiáng)材料（屈服強(qiáng)度高于345MPa）的焊縫，需在焊接完成24小時(shí)后進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。要求全熔透的一二級(jí)焊縫在外觀檢查合格后應(yīng)進(jìn)行超聲波探傷檢查，如超聲波探傷不能對(duì)缺陷做出判斷時(shí)，應(yīng)采用射線探傷［2］。焊接接頭內(nèi)部缺陷分級(jí)的評(píng)判，應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級(jí)》和《鋼熔化焊對(duì)接接頭射線照像和質(zhì)量分級(jí)》的規(guī)定。T形接頭、十字接頭、角接接頭等要求熔透的對(duì)接和角對(duì)接組合焊縫，其焊腳尺寸不應(yīng)小于t/4。對(duì)接焊縫及完全熔透組合焊縫尺寸允許偏差，應(yīng)符合表2的規(guī)定。表2對(duì)接焊縫及完全熔透組合焊縫尺寸允許偏差3.3筒體卷圓及復(fù)圓3.3.1筒體卷圓為防止造成板料表面的壓傷，卷前必須清除表面氧化皮，輥軸表面不得有銹皮、毛刺、棱角或其他硬性顆粒；卷板時(shí)應(yīng)不斷吹掃內(nèi)外側(cè)剝落的氧化皮，矯圓時(shí)應(yīng)盡量減少反轉(zhuǎn)次數(shù)等。板料在卷彎時(shí)，由于變形太大、材料的冷作硬化，以及應(yīng)力集中等因素會(huì)使材料的塑性降低而造成裂紋。因此，板料應(yīng)按軋制方向卷彎，對(duì)板料的拼接焊縫必須修磨至光滑平整。用于卷制的鋼板必須平直,表面不得有銹蝕或受過(guò)沖擊，符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求。焊縫的焊接與檢驗(yàn)與3.2節(jié)焊接工藝與檢驗(yàn)要求一致。3.3.2筒體復(fù)圓圓筒焊接完畢后需要上卷板機(jī)進(jìn)行復(fù)圓，復(fù)圓過(guò)程中檢查單節(jié)筒體的各項(xiàng)尺寸，利用靠模檢測(cè)筒體圓弧度，檢驗(yàn)?zāi)０迮c筒體之間間隙》3mm，合格后停止復(fù)圓。鋼管在長(zhǎng)度方向上任意一點(diǎn)的外圓周長(zhǎng)應(yīng)在其周長(zhǎng)±0.1%或12.5mm（兩者取小值）以內(nèi)。橢圓度（鋼管方向上任意一處的最大與最小外徑之差）不應(yīng)超過(guò)其公稱直徑0.1%，最大不超過(guò)6mm。3.4節(jié)段組對(duì)及環(huán)縫焊接各段卷筒在進(jìn)行組對(duì)焊接時(shí)，相鄰兩道環(huán)縫之間的距離不應(yīng)小于鋼管的直徑或2m取兩者較小值。在鋼管的任意3m長(zhǎng)度內(nèi)不應(yīng)有3道及以上的環(huán)焊縫。相鄰管節(jié)的縱縫間距必須錯(cuò)開(kāi)60°以上，并不得小于2m。除圖紙中有明確要求的外，任何與樁身相接的焊縫與樁身環(huán)縫、直縫相距不得小于500mm。任何3m范圍內(nèi)不超過(guò)±3mm，任何12m范圍內(nèi)不超過(guò)±10m?？v向焊縫而言，相鄰管節(jié)的管徑差應(yīng)不大于3mm。相鄰管節(jié)對(duì)口的板邊高差不超過(guò)t/10（t為板厚），且不大于3mm。環(huán)縫的焊接與檢驗(yàn)與3.2節(jié)焊接工藝與檢驗(yàn)要求一致。3.5法蘭及附屬件的裝焊法蘭橢圓度》4mm，法蘭平整度》2mm。法蘭與筒體裝配間隙》0.5mm，錯(cuò)位》3mm。基礎(chǔ)樁頂法蘭不允許外翻，內(nèi)傾度0~2.0mm?；A(chǔ)樁頂法蘭與鋼管樁的環(huán)焊縫徑向偏移量應(yīng)小于0.1t（若為不同壁厚焊接，t為最小壁厚），且最大不超過(guò)4mm。鋼管樁與樁頂法蘭平面的垂直度應(yīng)小于0.05%。法蘭焊后平面度不大于2mm。附屬構(gòu)件制作和組裝前，應(yīng)按施工圖紙的規(guī)定，繪制鋼構(gòu)件加工與組裝詳圖?，F(xiàn)場(chǎng)組裝應(yīng)按圖紙定位要求，劃線標(biāo)記，并進(jìn)行預(yù)裝滿足要求后才允許正式施焊。附屬件焊后檢驗(yàn)，應(yīng)要求把焊縫打磨平整，不能有明顯的焊瘤、余高超標(biāo)、咬邊、氣孔等缺陷。3.6轉(zhuǎn)移噴砂及防腐噴漆鋼結(jié)構(gòu)表面在噴砂前，鋼構(gòu)件要進(jìn)行檢查修整、除油和清潔、包扎防護(hù)等工作。噴砂時(shí)空壓機(jī)必須安裝油水分離器。噴砂后準(zhǔn)備噴漆的鋼材表面要清潔、十燥，無(wú)油脂，保持粗糙度和清潔度直到第一道漆噴涂。所有灰塵要求徹底清理（一般用壓縮空氣吹掃），根據(jù)ISO8502-3灰塵量要小于3級(jí)。噴涂前應(yīng)按要求進(jìn)行油漆附著力測(cè)試，達(dá)到設(shè)計(jì)要求才允許進(jìn)行相關(guān)施工。當(dāng)構(gòu)件表面溫度不高于環(huán)境空氣露點(diǎn)溫度之差小于3°C、相對(duì)濕度大于85%時(shí)、鋼構(gòu)件表面溫度大于40C或者空氣溫度低于5C時(shí)禁止進(jìn)行噴涂工作。完工面漆應(yīng)色澤均勻、無(wú)流掛、無(wú)漆霧、無(wú)污染，禁止出現(xiàn)針孔、氣泡或漏噴涂缺陷。還應(yīng)核查油漆的干膜厚度是否規(guī)范及規(guī)格書的要求。其中85%以上的檢測(cè)點(diǎn)干膜厚度不小于規(guī)定膜厚，其余檢測(cè)點(diǎn)的干膜厚度不小于規(guī)定的干膜厚度的85%。3.7總拼焊接及完工檢查總拼焊接時(shí)，在節(jié)段接口留適當(dāng)修割余量，以保證塔體整體直線度。裝配后筒體錯(cuò)邊量不得大于10%t薄板。為了避免支架承重對(duì)基準(zhǔn)的影響，檢測(cè)基準(zhǔn)必須單獨(dú)設(shè)在支架外的穩(wěn)固基礎(chǔ)上。胎架必須有一定的強(qiáng)度，且不得有明顯的晃動(dòng)?？偲礂U件處于無(wú)應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行，不得使用外力強(qiáng)制構(gòu)件連接。整樁完工檢查時(shí)，主要核查附屬件的安裝情況、遺留問(wèn)題的整改情況、防腐涂層是否破損、標(biāo)高刻度的噴涂工作及鋼樁的整體情況(總