Het lasproces van inductiewarmtebehandeling wordt toegepast bij de constructie van een windtorenbuis
De windtorenbuis is een middeldikke plaat met hoogwaardig en laaggelegeerd staal. Als een grote lastechnische constructie is het lasgebied het zwakste deel van de torenconstructie. Ondertussen bevindt de toren zich lange tijd onder een barre omgeving, zoals lage temperaturen en sterke wind, vooral de offshore windenergietoren, en is het lasgebied vatbaar voor scheuren. Over het algemeen is het nodig om na het lassen een warmtebehandeling uit te voeren op belangrijke lasonderdelen om hun breuktaaiheid bij lage temperatuur te verbeteren en de veilige werking van de toren te garanderen. Er zijn echter veel lasonderdelen in de toren, een lange constructieperiode van warmtebehandeling en hoge kosten, en het hete schaduwgebied kan gemakkelijk worden gehard tijdens het lassen, dat zeer gevoelig is voor waterstof en gevoelig is voor door waterstof veroorzaakte vertraagde scheuren. Vooral wanneer de lasverbinding onder grote spanning staat, is de kans groter dat er allerlei soorten scheuren ontstaan, dus naast het lassen moet u strikt rekening houden met de redelijke afstemming van de sterkte en taaiheid van het lasmateriaal en het basismateriaal, de geschikte en efficiënt lasproces en het optimaliseren van de lasparameters, de selectie van warmtebehandelingsapparatuur en het proces is ook cruciaal. Het traditionele warmtebehandelingsproces met behulp van keramische weerstandsverwarmer en asbestisolatie, het nadeel is dat de temperatuurregelingsfout groot is, dikke muurbalk binnen en buiten de uniformiteit van temperatuurverschil, las hoge hardheid, laag rendement, slechte veiligheid (weerstand) blootgesteld a veel gebruik op het menselijk lichaam en milieubelastend materiaal zoals asbest, keramiek zijn de lay-out van tijdrovend, veel consumptiegoederen, zoals weergegeven in figuur 1.
Op basis van de bovenstaande redenen werd het hoogfrequente inductiewarmtebehandelingsproces ontwikkeld om een warmtebehandeling uit te voeren op de las van de windtorenbuis, waardoor het probleem van de warmtebehandeling na het lassen van datang Huangdao 5MW windenergietorenbuis met succes werd opgelost. kwaliteitscontrole-eisen van de windtorenbuis, en zorgde voor de algehele kwaliteit van de torenbuis.
1. Het materiaal van de windtorenbuis en het principe van de inductiewarmtebehandeling
A. Materialen voor windtorens
Het basismateriaal van de windtorenbuis van het Datang Huangdao 5MW windenergieproject is Q345D, de plaatdikte is 36 mm en het flensmateriaal is Q345E-Z35, 70 mm. De diameter van de torenloop is 4260 mm. Zijn mechanische eigenschappen en chemische samenstelling zijn in overeenstemming met GB/T1591-2008. Het is vereist dat de lasverbinding bij -40 ℃ een impactabsorptie-energie AKV≥34J heeft. De belangrijkste parameters van een deel van de flens en de torenbuis die warmtebehandeling vereisen, worden weergegeven in tabel 1. De lasgroef neemt een V-vormige groef aan, koolstofboog lucht gutswortel, CO2-gasstroomsnelheid van 15 ~ 20L / min, ondergedompeld booglassen flux SJ101 en andere lasparameters worden weergegeven in tabel 2.
Tabel 1 Hoofdparameters van flens en torenvat:
Tabel 2 Lasproces van flens en torenvat:
B. Principe en model van inductiewarmtebehandeling
De wisselstroom in de spoel produceert het wisselende magnetische veld, dat de geïnduceerde stroom in het werkstuk genereert en het werkstuk verwarmt door de geïnduceerde stroom. Tijdens het inductieverwarmingsproces heeft het hele gedeelte van het werkstuk de inductieverwarmingsstroom en de interne temperatuurgradiënt is klein. Het heetste gebied bevindt zich onder het oppervlak van het werkstuk en de warmte wordt snel in het metaal geleid, zoals weergegeven in figuur 2.
AFB. 3 toont de inductiewarmtebehandeling van de las van de torencilinder. Vóór de warmtebehandeling wordt de flexibele elektromagnetische inductiespoel voor verwarming aan beide zijden van de las van de torencilinder verdeeld. De thermo-elektrische magnetische inductiespoel is kleiner dan de dikte van de wand van de torencilinder en de isolatiepositie, verwarmingspositie en stroomband worden achtereenvolgens bedekt.
AFB. 2 Principe van inductiewarmtebehandeling
AFB. 3 Lasnaadinductiewarmtebehandeling van torentrommel
2. Warmtebehandelingstechnologie en resultaatbepaling
A. Warmtebehandelingsproces
Inductieverwarmingsapparatuur met gemiddelde frequentie van ProHeat35 werd gebruikt voor warmtebehandeling. Flexibele verwarmingselektromagnetische inductiespoel met interne watertoevoer; Steenwol wordt gebruikt voor lasisolatie met warmtebehandeling; Er zijn 8 K-type thermokoppeldraden om de temperatuur te meten, 4 interne installaties en 4 externe installaties om respectievelijk de temperatuur van de binnen- en buitenwanden van de torenbuis te bewaken, en de posities bevinden zich op posities 12, 3, 6 en 9 punten van de torenbuis, zoals weergegeven in Fig. 4.
Figuur 4 Positie thermokoppel binnen
Voorverwarmen vóór lassen, 80 ~ 125 ℃; Warmtebehandelingsproces na het lassen: lastemperatuur boven 300 ℃, temperatuurstijging 90 ~ 104 ℃ / h, koelsnelheid 100 ~ 130 ℃ / h; De temperatuurstijgingssnelheid kan niet onder 300 ℃ worden geregeld. Constante temperatuur en hittebehoudtemperatuur 630 ℃ ± 15 ℃, hittebehoud gedurende 2.5 uur, warmtebehandeling na het lassen moet binnen 12 uur na het lassen worden voltooid. De procescurve van de warmtebehandeling na het lassen wordt getoond in FIG. 5.
AFB. 5 Lasnaad warmtebehandelingsproces
B. Testresultaten en analyse
(1) Temperatuurverschil tussen binnen- en buitenmuren
AFB. 6 toont de binnen- en buitenwandtemperaturen tijdens inductiewarmtebehandeling. Zoals te zien is in figuur 6, geven de gemeten gegevens van de binnen- en buitenmuren op de 8 temperatuurmeetpunten aan dat het temperatuurverschil tussen de binnen- en buitenmuren klein is, wat in principe kan worden geregeld binnen 20 ℃, en meer uniform is dan keramische verwarming of weerstandsverwarming van de binnen- en buitenmuren.
AFB. 6 Binnen- en buitenmuurtemperatuur
(2) Lashardheid na warmtebehandeling
Hardheidstest volgens ASTM E92, de testresultaten worden weergegeven in figuur 7. De hardheidstest toont aan dat de hardheid van de warmtebeïnvloede zone na warmtebehandeling iets hoger is dan 20HV, en de hardheid van de laszone is > 200HV. Volgens de vereisten moet de hardheidswaarde van Q345-staal na warmtebehandeling minder zijn dan 320HV.
AFB. 7 Lashardheid na warmtebehandeling
(3) Buigprestatietest
De buigeigenschappen van het lasproces-evaluatiemonster met hetzelfde warmtebehandelingsproces werden getest. De resultaten toonden aan dat er geen scheur werd gevonden in de oppervlaktebuigtest en de resultaten waren gekwalificeerd.
(4) Procesevaluatie
De Charpy V-inkepingstest werd uitgevoerd voor de lasprocedure-evaluatiemonsters met hetzelfde warmtebehandelingsproces bij -40 ℃ volgens BS EN10045.1. Impacttestmachine model JBN-500-086. Zie tabel 3 voor de resultaten van de impacttest. De impactresultaten laten zien dat de impactabsorptie-energie in de door hitte beïnvloede zone groter is dan die in de laszone. De slagvastheid van het lasmetaal en de door hitte beïnvloede zone in de -40℃ slagproef is veel hoger dan de standaardwaarde.
Tabel 3 Charpy V-notch impacttestresultaten:
3. Eindnoten
Het inductiewarmtebehandelingsproces heeft de voordelen van uniforme verwarming, hoog rendement, duidelijk energiebesparend effect, hoge verwarmingssnelheid en lage kosten, die voldoen aan de vereisten van het warmtebehandelingsproces na het lassen.