誘導熱処理の溶接プロセスは、風力タワー チューブの建設に適用されます。
ウインド タワー チューブは、高強度低合金鋼の中厚板です。 大規模な溶接工学構造として、溶接領域はタワー構造の最も弱い部分です。 一方、タワー、特に洋上風力発電タワーは長時間低温や強風などの過酷な環境下に置かれ、溶接部にクラックが発生しやすくなっています。 一般に、主要な溶接部品は溶接後に熱処理を行い、低温破壊靭性を向上させ、タワーの安全な運用を確保する必要があります。 しかし、タワー内には溶接部が多く、熱処理の工期が長く、コストが高いこと、溶接時にホットシャドー部が硬化しやすいこと、水素に敏感で水素誘起遅れ割れが発生しやすいことなどが挙げられます。 特に溶接接合部に大きな応力がかかると、あらゆる種類の亀裂が発生する可能性が高くなるため、溶接に加えて、溶接材料と母材の強度と靭性の合理的な一致を厳密に考慮する必要があります。効率的な溶接プロセス、および溶接パラメータの最適化、熱処理装置とプロセスの選択も重要です。 セラミック抵抗ヒーターとアスベスト断熱材を使用した従来の熱処理プロセスの欠点は、温度制御誤差が大きく、内側と外側の厚い壁バーの温度差の均一性、溶接の高硬度、低効率、不十分な安全性（抵抗）が露出していることです。アスベスト、セラミックスなどの人体や環境に有害な物質の多くは、図1に示すように、時間のかかる多くの消費財のレイアウトです。
上記の理由に基づいて、風力タワー チューブの溶接部に熱処理を行うために高周波誘導熱処理プロセスが開発されました。これにより、大堂黄島 5MW 風力タワー チューブの溶接後熱処理の問題が解決され、溶接に適合しました。風タワー チューブの品質管理要件、およびタワー チューブの全体的な品質を保証します。
1. 風塔管の材質と高周波熱処理の原理
A. 風の塔の材料
大唐黄島 5MW 風力発電プロジェクトの風力タワー チューブの母材は Q345D、板厚は 36mm、フランジ材は Q345E-Z35、70mm です。 タワーバレルの直径は4260mm。 その機械的特性と化学組成は、GB/T1591-2008 に準拠しています。 -40℃での溶接継手は、衝撃吸収エネルギー AKV≧34J が必要です。 熱処理が必要なフランジとタワーチューブの一部の主なパラメーターを表1に示します。溶接溝はV字型の溝、カーボンアークエアガウジングルート、CO2ガス流量15〜20L / min、サブマージアーク溶接を採用していますフラックス SJ101、およびその他の溶接パラメータを表 2 に示します。
表 1 フランジとタワー バレルの主なパラメータ:
表 2 フランジとタワー バレルの溶接プロセス:
B. 高周波熱処理の原理とモデル
コイル内の交流電流は交流磁場を生成し、ワークピースに誘導電流を生成し、誘導電流によってワークピースを加熱します。誘導加熱のプロセスでは、ワークピースの全セクションに誘導加熱電流が流れ、内部温度勾配が小さい。 図 2 に示すように、最も高温の領域はワークピースの表面の下にあり、熱は金属内部で急速に伝導されます。
図。 図３は、タワーバレルの溶接部の高周波熱処理を示している。 熱処理の前に、柔軟な加熱電磁誘導コイルがタワーバレルの溶接部の両側に配置されています。 熱電磁気誘導コイルは、タワーバレルの壁の厚さよりも薄く、断熱位置、加熱位置、および電流帯域を順次カバーします。
図。 2 高周波熱処理の原理
図。 3 タワードラムの溶接シーム誘導熱処理
2. 熱処理技術と結果判定
A. 熱処理工程
熱処理にはProHeat35の中間周波誘導加熱装置を使用しました。 内部給水を備えた柔軟な加熱電磁誘導コイル。 ロックウールは熱処理溶接断熱材に使用されます。 温度を測定するための K 型熱電対線が 8 本、タワー チューブの内壁と外壁の温度を監視するためにそれぞれ 4 つの内部設置、および 4 つの外部設置があり、位置は 12、3、6 の位置にあります。図６に示すように、それぞれタワーチューブの６点と９点とである。 9.
図 4 内部の熱電対の位置
溶接前の予熱、80 ~ 125℃; 溶接後の熱処理工程：溶接温度300℃以上、昇温速度90～104℃/h、冷却速度100～130℃/h。 昇温速度は300℃以下では制御できません。 恒温・保温温度630℃±15℃、保温2.5時間、溶接後熱処理は溶接後12時間以内に完了してください。 溶接後熱処理の工程曲線を図３に示す。 5.
図。 5 溶接シーム熱処理工程
B. テスト結果と分析
(1) 内外壁の温度差
図。 図６に高周波熱処理時の内外壁温度を示す。 図 6 からわかるように、6 つの温度測定点での内壁と外壁の測定データは、内壁と外壁の温度差が小さく、基本的に 8℃ 以内に制御でき、より均一であることを示しています。内壁と外壁のセラミック加熱または抵抗加熱よりも優れています。
図。 6 内外壁温度
(2) 熱処理後の溶接硬さ
ASTM E92 に準拠した硬さ試験、試験結果を図 7 に示します。 要件によると、熱処理後のQ20鋼の硬度値は200HV未満でなければなりません。
図。 7 熱処理後の溶接硬さ
(3) 曲げ性能試験
同じ熱処理工程を有する溶接工程評価サンプルの曲げ特性を試験した。 その結果、表面曲げ試験でクラックは見られず、結果は認定された。
(4) プロセス評価
BS EN40に準拠し、-10045.1℃での同じ熱処理プロセスで、溶接手順評価サンプルに対してシャルピーVノッチ試験を実施しました。衝撃試験機モデルJBN-500-086。衝撃試験結果については、表3を参照してください。 衝撃結果は、熱影響部の衝撃吸収エネルギーが溶接部の衝撃吸収エネルギーよりも大きいことを示しています。 -40℃の衝撃試験における溶接金属および熱影響部の衝撃靭性は、基準値を大幅に上回っています。
表3 シャルピーVノッチ衝撃試験結果：
3.文末脚注
誘導熱処理プロセスには、均一な加熱、高効率、明らかな省電力効果、高速加熱速度、および低コストという利点があり、溶接後熱処理プロセスの要件を満たしています。