感應熱處理工藝在風塔筒建造中有哪些應用？

風塔塔筒是采用高強度低合金鋼材的中厚板，作為一種大型焊接工程結構，其焊接區(qū)域是塔架結構中最薄弱的部位，同時塔架長期處于低溫、強風等惡劣環(huán)境下，特別是海上風力發(fā)電塔架，焊接部位極易產生裂紋。通常在焊接后需要對關鍵焊接部位進行熱處理，改善其低溫斷裂韌性，保證塔架安全運行，但塔架焊接部位多，進行熱處理施工周期長，成本高，焊接時熱影區(qū)易淬硬，對氫的敏感性強，易產生氫致延遲裂紋。尤其是當焊接接頭承受較大應力時更容易產生各種裂紋，因此除了焊接時必須嚴格考慮焊材與母材強韌性的合理匹配，選用適合高效的焊接工藝，優(yōu)化焊接參數(shù)外，熱處理設備和工藝的選擇也是至關重要的。傳統(tǒng)的熱處理工藝采用陶瓷電阻加熱器外加石棉保溫進行，缺點是溫度控制誤差大，厚壁桿件內外溫度的均勻性差，焊縫硬度高，效率低，安全性差（電阻絲外露）大量使用石棉等對人體和環(huán)境有害的物質，瓷片的布設費時費力，大量的易耗品。

基于以上原因，開發(fā)采用中頻感應熱處理工藝對風塔塔筒的焊縫進行熱處理，成功地解決了大唐黃島5MW風電塔筒焊后熱處理難題，達到了風塔塔筒的焊接質量控制要求，保證塔筒整體質量。

熱處理工藝 

采用ProHeat35型中頻感應加熱設備進行熱處理；采用內部通水的柔性加熱電磁感應線圈；熱處理焊縫采用巖棉進行保溫；K型熱電偶絲測溫8個，內部安裝4個、外部安裝4個分別監(jiān)控塔筒內外壁的溫度，位置分別位于塔筒的12點、3點、6點、9點方位。

焊前預熱，80～125℃；焊后熱處理工藝：焊縫溫度300℃以上升溫速度90～104℃/h，降溫速度100～130℃/h；300℃以下可不控制溫升速度。恒溫保溫溫度630℃±15℃，保溫2.5h，焊后熱處理要在焊后12h內完成。

8個測溫點測量內外壁數(shù)據(jù)表明內外壁的溫差較小，基本上可以控制在20℃以內，相對于陶瓷加熱或電阻加熱內外壁較為均勻。

硬度測試根據(jù)ASTM E92。硬度測試表明熱處理后的熱影響區(qū)硬度略高于20HV，焊縫區(qū)硬度＞200HV，依據(jù)要求，Q345鋼材經過熱處理后的硬度值應小于320HV。

彎曲性能測試

對采用相同熱處理工藝的焊接工藝評定樣件進行了彎曲性能測試，結果表面彎曲試驗未在外表面發(fā)現(xiàn)裂紋，結果合格。

工藝評定

對采用相同熱處理工藝的焊接工藝評定樣件按照BS EN10045.1在-40℃下進行夏比V型缺口試驗。沖擊試驗機型號JBN-500-086。沖擊測試結果見表3。沖擊結果表明，熱影響區(qū)沖擊吸收能量大于焊縫區(qū)。-40℃沖擊試驗焊縫金屬和熱影響區(qū)的沖擊韌性遠高于標準值。

感應熱處理工藝在風塔筒建造中有哪些應用？

結語

感應熱處理工藝加熱均勻，效率高，節(jié)電效果明顯，加熱速度快，成本低，達到了焊后熱處理工藝要求。

實踐證明，感應熱處理工藝預熱有利于去除母材表面水分和加速氫氣的溢出，從而降低焊道產生裂紋的敏感性，消除焊接結構的焊接殘余應力，降低焊接區(qū)的硬度，促使擴散氫溢出，穩(wěn)定組織，改善力學性能和高溫性能，避免產生脆斷和延遲裂紋，進行焊后熱處理，殘余應力可降低80%～90%，焊縫硬度也可降低10～15HBW。

汽車零部件、齒輪、軸承、曲軸、工程機械、機車車輛、風電、粉末冶金、重工機械、機床及熱處理專業(yè)廠和設備。