基于EN及ISO风力发电机组塔架制造技术及工艺研究

基于EN及ISO风力发电机组塔架制造技术及工艺研究

贾吉盛

中车兰州机车有限公司 甘肃 兰州   730000 

摘要：风力发电是指把风的动能转为电能，而风力发电塔架就是风力发电主要设备之一，在风力发电机组中主要起支撑作用。随着技术工艺日益成熟，我国风电装备制造开始逐步迈出国门，走向直接，投身于更广阔的国际市场。国外项目制造标准一般是基于EN/ISO，在该标准体系下的风力发电机组塔架制造在原材料、焊接、涂装、无损检测、包装、质量证明文件等方面与国内标准存在较大差异，解决这些差异问题将全面提升塔架制造能力，拓展海外市场前景。

关键词：风力发电  塔架  EN/ISO  焊接工艺  包装及运输  

风力发电是指把风的动能转为电能，自20世纪80年代起，美国等西方国家开始设计开发风力发电设备，利用风能发电，并转入商业化运营。而风力发电塔架就是风力发电主要设备之一，在风力发电机组中主要起支撑作用，同时吸收机组震动。

近年来，国家大力倡导新能源产业发展，明确提出了双碳目标—“碳达峰、碳中和”，这位新能源产业进一步发展提供了前进方向和有力支撑。风力发电作为最主要的清洁、环保、绿色能源之一，经过数十年发展，我国风电研发制造技术已达世界领先水平，风电产品全产业链研发制造逐步形成并广泛应用。

随着技术工艺日益成熟，我国风电装备制造开始逐步迈出国门，走向直接，投身于更广阔的国际市场。同样地，国际市场对于风电设备的需求量极为庞大。随着我国装备制造业日益壮大，“一带一路”政策得以深入贯彻实施，我国高质量、高效率的优质风电设备正在为更大的国外市场所认可。国外项目制造标准一般是基于EN/ISO，在该标准体系下的风力发电机组塔架制造技术及工艺是面临的一个亟待解决的问题。

现从以下几个方面对该问题进行阐述和说明。

一、GB体系与EN/ISO标准体系材料性能指标差异对比

风电塔架主要原材料有钢板、法兰、门框等，这些材料在EN/ISO标准下常用牌号有S355J0、S355J2、S355NL等，在国标（GB）下的牌号一般包括Q355C、Q355NC、Q355D、Q355ND、Q355NE、Q355NF等，不同标准下的材料在化学成分、碳当量 CEV、焊接裂纹敏感性指数 Pcm、上屈服强度 ReH a、抗拉强度 Rm、断后伸长率 A、Z向性能、冲击功等方面存在一些差异。

材料入厂一般要进行复验，化学成分及力学性能复验常委托第三方检测单位，该单位必须具备CMA和CNAS认证资质，认可范围涵盖化学分析及力学性能等相关检测标准；国外项目如执行欧标等非国标标准，CNAS资质认可范围须包含相应非国标检测标准。

另一方面，具备欧标生产资质的国内钢厂较少，这些钢厂主要有包钢、八钢、安钢、宝武钢厂、首钢等，一些钢厂不具备欧标钢材生产资质和能力。

二、GB体系与EN/ISO标准体系焊接及无损检测差异对比

风电塔架制造一般包括下料、卷板、组对、焊接、涂装、附件安装等工序，而焊接作为特殊工序，是整个制造过程中最为关键点的环节，欧标体系下的国外项目在焊接方面的要求通常高于国内标准，这是海外项目生产的关键点和难点。海外项目焊接工艺评定（PQR）和焊接工艺规程须按ISO 15614-1进行评定和编制，其焊接工艺评定规则不同于NB/47014-47016，尤其是在接头形式识别、厚度范围覆盖、试验类别和数量、试样方法、合格标准不同于国内标准。焊工须按ISO 9606-1 或 ISO 14732进行培训且考取相关资格证书。

三、其他技术差异分析

海外项目塔架制造还存在一些国内项目极少要求的特殊要求，主要体现在角焊缝超声波冲击、焊缝余高控制、内附件特殊设计等方面，详见表1。

表1

另外，海外项目一般为长距离运输，这就对支撑及包装的要求极高，通常采用强度较高的12#槽钢，筒体全包再加上两头封堵。另外，海外项目所有检测报告、质量证明文件、塔筒铭牌、安全标识等全部采用中英文对照，如有特殊需求，还要附加当地语言，以满足和响应客户的个性化需求。

综上所述，海外项目全部采用欧标及国际标准制造，图纸和技术规范不同于国内项目，项目开工前须分析其区别和难点，识别技术差异；全面了解海外项目原材料标准及订货要求，包括钢板、法兰、门框、内附件等材料；研究海外项目焊接工艺要求，防腐要求、包装要求等，尤其是符合欧标的焊接工艺评定和焊接工艺规程；分析无损检测、理化检测标准及要求，确定符合欧标的检测单位及人员资质；只有在掌握海外项目风电塔架制造工艺基础上，形成海外项目制造标准化高效率生产工艺模式，才能为拓展海外市场及获取更多订单打下坚实基础。

参考文献

Q/GW 202005—2021《风力发电机组 塔架技术条件(海外生产)》

Q/GW 201177—2019《陆上风力发电机组 塔架通用防腐技术规范（海外生产）》

EN 10025-2-2005 热轧结构钢钢材 第 2 部分:非合金结构钢交货技术条件

ISO 15614-1 金属材料焊接工艺规程及评定 焊接工艺评定试验

ISO 5817 焊接 钢、镍、钛及其合金的熔焊接头(不包括电子束焊) 缺陷质量分级

ISO 12944-2 色漆和清漆 防护涂料体系对钢结构的防腐蚀保护 第2部分 环境分类