Q GW 204021-2020_风力发电机组 超声波冲击工艺技术要求

版本B I 风力发电机组 超声波冲击 工艺技术要求 版本B I 目 次 前言 II 风力发 电机 组 超声 波冲 击 工艺技 术要 求 1 1 范围 1 2 规范 性引 用文 件 1 3 技 术要 求 1 3.1 总则 1 3.2 一般 要求 1 3.3工艺 技术 要求 3 3.4超声 波冲 击处 理效 果 评价 5 4 检 验报 告 7 图 1 角焊 缝超 声波 冲击 处 理位置 与范 围 .2 图 2 对接 焊缝 超声 波冲 击 处理位 置与 范围 .3 图 3 超声 波冲 击处 理基 本 方法 .4 图 4 超声 波冲 击处 理后 的 焊趾截 面 .5 图 5 超声 波冲 击处 理后 的 焊趾外 观效 果 .6 表 1 超声 波冲 击设 备参 数 .3 表 2 焊趾 冲击 处理 适用 参 数 .4 表 3 平面 或焊 缝表 面冲 击 处理适 用参 数 .4 版本B 1 风力发电机组 超声波冲击工艺技术要求 1 范围 本标准规定了金风风力发电机组超声波冲击工艺技术要求。 本标准适用于金风风力发电机组生产时，材料厚度大于4 mm、屈服强度不大于900 MPa、断后伸长 率大于5的金属材料的超声波冲击处理。 2 规 范 性 引 用 文 件 下 列 文 件 对 于 本 文 件 的 应 用 是 必 不 可 少 的 。 凡 是 注 日 期 的 引 用 文 件 ， 仅 所 注 日 期 的 版 本 适 用 于 本 文 件 。 凡 是 不 注 日 期 的 引 用 文 件 ， 其 最 新 版 本 （ 包 括 所 有 的 修 改 单 ） 适 用 于 本 文 件 。 GB/T 33163 金属材料 残余应力 超声冲击处理法 Q/GW 202002 风力发电机组 塔架技术条件 3 技 术 要 求 3.1 总则 3.1.1 本 标 准 未 及 之 处 按 GB/T 33163 执 行 。 3.1.2 环境温度-40 ℃～50 ℃。 3.2 一 般 要 求 3.2.1 处 理 时 机 超 声 波 冲 击 应 在 焊 缝 矫 正 、 外 观 检 验 及 无 损 检 验 合 格 后 进 行 ； 且 如 果 焊 缝 需 要 外 形 修 磨 ， 应 在 修 磨 完 成 后 进 行 。 3.2.2 处 理 部 位 3.2.2.1 总则 超声波冲击处理位置应为应力集中较大且与交变外力方向垂直的传力焊趾区域或承受弯矩的传力 焊趾区域。 3.2.2.2 角 焊 缝 焊 趾 具体位置和范围如图 1 所示 版本B 2 a） 纵向板状焊接附件超声波冲击处理范围 b） 横向板状焊接附件超声波冲击处理范围 c） 圆柱状焊接附件超声波冲击处理范围 图 1 角焊缝超声波冲击处理位置与范围 版本B 3 3.2.2.3 对 接 焊 缝 焊 趾 具体位置和范围如图 2 所示 图 2 对接焊缝超声波冲击位置与范围 3.2.2.4 承 受 弯 矩 的 焊 缝 焊 趾 对 于 承 受 交 变 弯 矩 的 焊 缝 焊 趾 ， 按 有 限 元 分 析 结 果 确 定 超 声 波 冲 击 处 理 位 置 和 范 围 。 3.2.2.5 塔 架 焊 接 附 件 焊 缝 焊 趾 对于风力发电机组塔架焊接附件，其超声波冲击处理位置和范围按 3.2.2.2 条执行，且焊趾仅指焊 接附件在塔架主体上的焊趾。此时图 1 中箭头方向即为塔架轴向。 3.2.3 超 声 波 冲 击 设 备 参 数 塔架制造商应具有合格的超声波冲击设备，其主要参数应符合表1要求。 表 1 超声波冲 击设 备参 数 参数 额定频率 kHz 输出振幅 μm 工作效率 mm/min 连续工作时间 h 性能 20 50 ≥300 ≥8 3.3 工 艺 技 术 要 求 3.3.1冲 击 处 理 前 的 准 备 在实施超声波冲击处理之前，待处理表面应保持一定程度的整洁并执行准备措施，要求如下 a 如 果 表 面 有 油 污 、 脏 污 、 锈 ， 应 加 以 清 理 。 可 以 采 用 打 磨 或 用 钢 丝 刷 的 方 式 去 除 待 冲 击 表 面 氧 化 物 、 飞 溅 等 杂 物 ； b 按照Q/GW 202002， 对 待 处 理 表 面 进 行 磁 粉 探 伤 ； c 推 荐 采 用 打 磨 方 式 ， 制 作 出 一 个 引 导 槽 ， 使 超 声 波 冲 击 针 能 够 沿 此 预 先 设 定 的 引 导 槽 平 滑 、 正 确 的 工 作 。 版本B 4 3.3.2 冲 击 适 用 参 数 3.3.2.1 针 对 焊 趾 的 冲 击 设 备 适 用 参 数 如 表 2 所 示 。 表 2 适用参数 冲击针排列 参数 输出振幅 μm 冲击针形式 冲击针直径 d mm 焊缝转角区域 焊缝直线区域 中低强钢 a 20～40 半圆形末端冲击针 φ3～φ5 高强钢 b 30～50 半圆形末端冲击针 φ3～φ4 单针 单针或单排多针 a 屈服强度不大于 460 MPa； b 屈服强度大于 460 MPa。 3.3.2.2 针 对 平 面 或 焊 缝 表 面 的 冲 击 设 备 适 用 参 数 如 表 3 所 示 。 表 3 适用参数 参数 输出振幅 μm 冲击针形式 中低强钢 a 20～40 大圆弧 c 末端冲击针 高强钢 b 30～50 大圆弧 c 末端冲击针 a 屈服强度不大于 460 MPa； b 屈服强度大于 460 MPa； c2r＞d 3.3.3 冲 击 过 程 超声波冲击处理应按以下步骤实施（以处理焊趾为例，其他平面和焊缝表面的处理与此相同） a 将 冲 击 针 对 准 焊 趾 ， 保 证 焊 缝 一 侧 和 母 材 一 侧 被 冲 击 覆 盖 的 宽 度 大 致 相 同 。 冲 击 枪 的 倾 斜 角 度 取 决 于 焊 趾 的 情 况 ， 大 多 数 情 况 下 ， 冲 击 枪 与 母 材 表 面 的 角 度 在 40～80范 围 内 反 复 来 回 冲 击 。 可 以 用 较 小 的 角 度 （ 4060） 处 理 焊 缝 侧 焊 趾 边 缘 ， 用 较 大 的 角 度 （ 6080） 处理其 他 位 置 ， 如 图 3所 示 ； 图 3 超声波冲击处理基本方法 版本B 5 b 可 在 冲 击 枪 上 施 加 一 定 的 压 力 ， 以 保 证 冲 击 过 程 平 稳 。 如 果 依 靠 冲 击 枪 的 自 重 已 能 保 证 冲 击 过 程 平 稳 、 不 跳 动 ， 则 操 作 者 无 需 再 施 加 压 力 ， 只 需 要 持 稳 冲 击 枪 即 可 ； c 冲 击 处 理 速 度 应 保 持 在 40 mm/min～70 mm/min。 对 于 高 强 钢 ， 冲 击 处 理 速 度 尽 量 靠 近 下 限 。 3.4 超 声 波 冲 击 处 理 效 果 评 价 3.4.1 如 果 只 处 理 某 处 焊 趾 ， 应 在 焊 趾 上 处 理 出 一 条 连 续 、 均 匀 、 光 亮 的 凹 槽 （凹 槽 深 度 0.3 mm～0.5 mm） ， 凹 槽 横 截 面 如 图 4 所 示 。 图 4 超声波冲击处理后的焊趾截面 3.4.2 可 使 用 5 倍 ～10 倍 放 大 镜 查 看 凹 槽 ， 确 保 凹 槽 内 的 焊 缝 及 母 材 均 被 处 理 到 。 所 有 的 尖 锐 过 渡 、 咬 边 、 毛 刺 和 焊 趾 的 内 隅 角 都 应 被 消 除 。 如 果 有 未 处 理 到 的 区 域 ， 应 对 这 些 区 域 重 新 处 理 。 3.4.3 避 免 超 声 波 冲 击 处 理 后 表 面 出 现 叠 形 缺 陷 （ 发 生 塑 性 变 形 的 金 属 叠 加 在 表 面 上 ， 产 生 类 似 冷 裂 纹 形 状 的 缝 隙 ） 。 冲 击 处 理 前 轻 微 打 磨 焊 趾 能 较 大 程 度 避 免 叠 形 缺 陷 的 产 生 。 3.4.4 超 声 波 冲 击 处 理 后 如 依 然 存 在 3.4.2 和 3.4.3 所 述 缺 陷 ， 可 以 通 过 轻 度 打 磨 该 表 面 去 除 缺 陷 。 3.4.5 超 声 波 冲 击 处 理 后 合 格 与 不 合 格 的 外 观 效 果 ， 如 图 5 所 示 。 a）不合格覆盖率不够 b）不合格有独立压痕，覆盖率不够 版本B 6 c不合格过处理，造成表面损伤 d）合格充分覆盖，凹槽连续光滑 图 5 超声波冲击处理后的焊趾外观效果 3.4.6 应 保 证 被 处 理 面 的 冲 击 覆 盖 率 不 小 于 400； 肉 眼 观 测 被 处 理 面 ， 应 当 没 有 未 处 理 到 的 区 域 ， 否 则 应 对 未 处 理 到 的 区 域 再 次 进 行 冲 击 处 理 。 3.4.7 在 用 超 声 波 冲 击 处 理 塔 架 相 关 焊 缝 之 前 ， 应 在 试 样 上 进 行 试 处 理 ， 检 验 合 格 后 ， 方 可 在 塔 架 相 关 焊 缝 上 进 行 处 理 。 4 检验 4.1 一 般 要 求 4.1.1 检 验 环 境 的 亮 度 不 低 于 500 Lux； 4.1.2 借 助 5 倍 ～10 倍 放 大 镜 对 超 声 波 冲 击 形 成 的 凹 槽 进 行 检 验 ； 4.1.3 使 用 以 下 方 法 检 验 覆 盖 率 a 在 超 声 波 冲 击 处 理 前 使 用 颜 色 与 金 属 材 料 对 比 明 显 的 记 号 笔 或 荧 光 剂 在 待 处 理 区 域 涂 抹 标 记 ， 冲 击 处 理 后 借 助 5倍 ～10倍 放 大 镜 进 行 检 查 ， 根 据 颜 色 来 判 断 是 否 被 处 理 到 ； b 记录当覆盖率达到100 时 冲 击 处 理 所 用 的 时 间 ， 采 用 同 样 长 时 间 再 冲 击 一 遍 该 区 域 时 ， 覆 盖 率 即 为 200。 4.2 检 验 类 别 产品检验分出厂检验、过程检验和和型式检验。有下列情况之一时应进行型式检验 a 新 产 品 的 试 制 定 型 鉴 定 时 ； b 产 品 的 设 计 、 工 艺 等 方 面 有 重 大 改 变 时 ； c 出 厂 检 验 的 结 果 与 上 次 型 式 检 验 有 较 大 差 异 时 ； d 国 家 质 量 监 督 机 构 要 求 进 行 型 式 检 验 时 ； 版本B 7 e 定 期 对 产 品 进 行 抽 检 时 ； f 在 使 用 中 出 现 重 大 偏 差 时 。 4.3 检 验 范 围 4.3.1 检 验 范 围 见 表 4 表 4 检验范围 序号 检验项目 型式检验 过程检验 出厂检验 1 超声波冲击处理效果评价 ○ ○ ，▲5 ＊ 注 1 标 有 “＊ ”为 文 件 检 验 （ 厂家提供的检验文件） ， 标 有 “○ ”为 全 检 ， 标 有 “▲ 5”为 第 三 方 抽 检 比 例 5％ ； 注 2 本 表 仅 作 为 需 方 型 式 、 过 程 、 出 厂 检 验 使 用 ， 厂 家 检 验 应 根 据 供 方 质 量 控 制 和 国 家 相 关 要 求 规 范 进 行 控 制。 4.3.2 过 程 检 验 和 出 厂 检 验 时 抽 检 不 合 格 ， 应 在 同 一 批 产 品 中 取 双 倍 数 量 的 产 品 ， 就 不 合 格 项 进 行 复 检 ； 如 仍 不 合 格 ， 则 应 对 同 一 批 产 品 100进 行 检 验 ； 4.3.3 如 一 个 批 次 按 比 例 抽 检 数 量 少 于 一 套 时 ， 按 一 套 抽 检 。 5 检 验 报 告 检验报告应至少包括以下内容，格式参考附录A a 部 件 名 称 和 描 述 ； b 超 声 波 冲 击 处 理 设 备 ； c 超 声 波 冲 击 处 理 参 数 ； d 超 声 波 冲 击 处 理 效 果 评 价 及 结 论 。 版本B 8 附录 A 资料性附录 检验报告参考形式 表 A.1 检 验 报 告 UIT 项目名称 Project项目信息 Project Information 业主名称 Owner 塔架图号 No.Tower Drawing 筒段名称 Tower Section Name 筒段编号 No.Section 零部件名称 Part Name 塔架信息 Tower Information 设备品牌Brand 设备型号Type 振幅Amplitude μm 额定频率Rated Frequency kHz UIT 设备信 息 Equipment Information of UIT 冲击针类型 Type of the needle 冲击针直径 Diameter of the needle mm 冲击针与母材角度 Inclination between the needle and the base metal 处理速度Speed of UIT mm/min.操作参数 Operation Information 凹槽宽度Width of Groove mm 凹槽深度 Depth of Groove mm 检查点1 a Check piont1 检查点2 Check piont2 检查点3 Check piont3 平均值 Average 检查点1 Check piont1 检查点2 Check piont2 检查点3 Check piont3 平均值 Average 几何轮廓 Geometry Outline 凹槽表面是否消除表面缺陷 Are all surface flaws avoided 覆盖率 Coverage Rate （≥400） 焊缝及母材是否 同时处理到位 Are treatment on both weld and base metal 是否消除凹槽 内叠形缺陷 Are all crack-like Lap features avoided 尖锐过渡 Sharp Transition 咬边 Undercut 毛刺 Burrs 内隅角 Inner Corner 外观检查 Visual Inspection Y/N Y/N Y/N Y/N Y/N Y/N Note a附件的检测点位置见图1 。About position of check points on accessory，see Fig.1. 操作人worker 质检人Inspector 日期Date