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Comment appliquer la technologie de soudage par traitement thermique par induction à la construction de tuyaux pour éoliennes ?

Le processus de soudage du traitement thermique par induction est appliqué dans la construction du tube de la tour éolienne

Le tube de la tour éolienne est une plaque d'épaisseur moyenne en acier à haute résistance et faiblement allié. En tant que grande structure d'ingénierie de soudage, la zone de soudage est la partie la plus faible de la structure de la tour. Pendant ce temps, la tour est soumise à un environnement difficile tel qu'une basse température et un vent fort pendant une longue période, en particulier la tour éolienne offshore, et la zone de soudage est sujette à la fissuration. Généralement, il est nécessaire d'effectuer un traitement thermique sur les pièces de soudage clés après le soudage pour améliorer leur ténacité à la rupture à basse température et assurer le fonctionnement sûr de la tour. Cependant, il y a de nombreuses pièces de soudage dans la tour, une longue période de construction de traitement thermique et un coût élevé, et la zone d'ombre chaude est facile à durcir pendant le soudage, ce qui est très sensible à l'hydrogène et sujet aux fissures retardées induites par l'hydrogène. Surtout lorsque le joint de soudure est soumis à de fortes contraintes, il est plus susceptible de produire toutes sortes de fissures, donc en plus du soudage, il faut strictement tenir compte de la correspondance raisonnable de la résistance et de la ténacité du matériau de soudage et du matériau de base, sélectionner le approprié et processus de soudage efficace et optimiser les paramètres de soudage, la sélection de l'équipement de traitement thermique et le processus est également crucial. Le processus de traitement thermique traditionnel utilisant un radiateur à résistance céramique et une isolation en amiante, l'inconvénient est que l'erreur de contrôle de la température est grande, une barre murale épaisse à l'intérieur et à l'extérieur de l'uniformité de la différence de température, une dureté élevée de la soudure, une faible efficacité, une sécurité médiocre (résistance) exposée a beaucoup d'utilisation sur le corps humain et l'environnement des matériaux nocifs tels que l'amiante, la céramique sont la mise en page de beaucoup de temps, beaucoup de biens de consommation, comme le montre la figure 1.

Le tambour de la tour du vent

Sur la base des raisons ci-dessus, le processus de traitement thermique par induction à haute fréquence a été développé pour effectuer un traitement thermique sur la soudure du tube de la tour éolienne, ce qui a résolu avec succès le problème du traitement thermique post-soudage du tube de la tour éolienne datang Huangdao 5MW, rencontré le soudage exigences de contrôle de la qualité du tube de la tour éolienne et assuré la qualité globale du tube de la tour.

1. Matériau du tube de la tour éolienne et principe du traitement thermique par induction

A. Matériaux de la tour éolienne

Le matériau de base du tube de la tour éolienne du projet éolien Datang Huangdao 5MW est Q345D, l'épaisseur de la plaque est de 36 mm et le matériau de la bride est Q345E-Z35, 70 mm. Le diamètre du canon de la tour est de 4260 mm. Ses propriétés mécaniques et sa composition chimique sont conformes à GB/T1591-2008. Il est nécessaire que le joint de soudure à -40℃ ait une énergie d'absorption d'impact AKV≥34J. Les principaux paramètres d'une partie de la bride et du tube de la tour nécessitant un traitement thermique sont indiqués dans le tableau 1. La rainure de soudage adopte une rainure en forme de V, une racine de gougeage à l'air à l'arc au carbone, un débit de gaz CO2 de 15 ~ 20L/min, soudage à l'arc submergé le flux SJ101 et d'autres paramètres de soudage sont indiqués dans le tableau 2.

Tableau 1 Principaux paramètres de la bride et du fût de la tour :

Principaux paramètres de la bride et du canon de la tour

Tableau 2 Processus de soudage de la bride et du fût de la tour :

Consommation électrique réelle du chauffage par induction métallique partielle

B. Principe et modèle du traitement thermique par induction

Le courant alternatif dans la bobine produit le champ magnétique alternatif, qui génère le courant induit dans la pièce et chauffe la pièce par le courant induit. Dans le processus de chauffage par induction, toute la section de la pièce a le courant de chauffage par induction, et le gradient de température interne est faible. La région la plus chaude se trouve sous la surface de la pièce et la chaleur est rapidement conduite à l'intérieur du métal, comme le montre la figure 2.

FIGUE. La figure 3 montre le traitement thermique par induction de la soudure du fût de la tour. Avant le traitement thermique, la bobine d'induction électromagnétique chauffante souple est répartie de part et d'autre de la soudure du fût de la tour. La bobine d'induction magnétique thermoélectrique est inférieure à l'épaisseur de la paroi du fût de la tour, et la position d'isolation, la position de chauffage et la bande de courant sont couvertes successivement.

Principe du traitement thermique par induction

FIGUE. 2 Principe du traitement thermique par induction

Traitement thermique par induction du cordon de soudure du tambour de la tour

FIGUE. 3 Traitement thermique par induction du cordon de soudure du tambour de la tour

2. Technologie de traitement thermique et détermination des résultats

A. Processus de traitement thermique

Un équipement de chauffage par induction à fréquence intermédiaire de ProHeat35 a été utilisé pour le traitement thermique. Bobine d'induction électromagnétique de chauffage flexible avec alimentation en eau interne ; La laine de roche est utilisée pour l'isolation des soudures par traitement thermique; Il y a 8 fils de thermocouple de type K pour mesurer la température, 4 installations internes et 4 installations externes pour surveiller la température des parois intérieure et extérieure du tube de la tour respectivement, et les positions sont situées aux positions 12, 3, 6 et 9 points du tube de la tour respectivement, comme illustré à la Fig. 4.

Position du thermocouple à l'intérieur

Figure 4 Position du thermocouple à l'intérieur

Préchauffage avant soudage, 80 ~ 125℃ ; Processus de traitement thermique post-soudage : température de soudage supérieure à 300℃, taux de montée en température 90 ~ 104℃/h, taux de refroidissement 100 ~ 130℃/h ; La vitesse de montée en température ne peut pas être contrôlée en dessous de 300℃. Température constante et température de conservation de la chaleur 630 ℃ ± 15 ℃, conservation de la chaleur pendant 2.5 h, le traitement thermique post-soudage doit être terminé dans les 12 h après le soudage. La courbe du procédé de traitement thermique post-soudage est illustrée à la Fig. 5.

Processus de traitement thermique des cordons de soudure

FIGUE. 5 Processus de traitement thermique du cordon de soudure

B. Résultats des tests et analyse

(1) Différence de température entre les parois intérieures et extérieures

FIGUE. 6 montre les températures des parois intérieure et extérieure pendant le traitement thermique par induction. Comme on peut le voir sur la figure 6, les données mesurées des murs intérieurs et extérieurs aux 8 points de mesure de température indiquent que la différence de température entre les murs intérieurs et extérieurs est faible, ce qui peut être essentiellement contrôlé dans les 20 ℃ et est plus uniforme que le chauffage céramique ou le chauffage par résistance des parois intérieures et extérieures.

Température des parois intérieure et extérieure

FIGUE. 6 Température des parois intérieure et extérieure

(2) Dureté de la soudure après traitement thermique

Test de dureté selon ASTM E92, les résultats du test sont présentés à la figure 7. Le test de dureté montre que la dureté de la zone affectée par la chaleur après traitement thermique est légèrement supérieure à 20HV et que la dureté de la zone de soudure est> 200HV. Selon les exigences, la valeur de dureté de l'acier Q345 après traitement thermique doit être inférieure à 320HV.

Dureté de la soudure après traitement thermique

FIGUE. 7 Dureté de la soudure après traitement thermique

(3) Essai de performance en flexion

Les propriétés de flexion de l'échantillon d'évaluation du procédé de soudage avec le même procédé de traitement thermique ont été testées. Les résultats ont montré qu'aucune fissure n'a été trouvée dans le test de flexion de surface et les résultats ont été qualifiés.

(4) Évaluation du processus

Le test d'entaille Charpy V a été effectué pour les échantillons d'évaluation de la procédure de soudage avec le même processus de traitement thermique à -40℃ selon BS EN10045.1.Machine d'essai d'impact modèle JBN-500-086.Voir le tableau 3 pour les résultats des tests d'impact. Les résultats d'impact montrent que l'énergie d'absorption d'impact dans la zone affectée thermiquement est supérieure à celle dans la zone de soudure. La ténacité aux chocs du métal fondu et de la zone affectée thermiquement dans le test d'impact à -40 ℃ est beaucoup plus élevée que la valeur standard.

Tableau 3 Résultats du test d'impact Charpy V-notch:

Résultats du test d'impact Charpy V-notch

3.Notes de fin

Le processus de traitement thermique par induction présente les avantages d'un chauffage uniforme, d'un rendement élevé, d'un effet d'économie d'énergie évident, d'une vitesse de chauffage rapide et d'un faible coût, qui répondent aux exigences du processus de traitement thermique post-soudage.

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