河北晟拓管道装备有限公司（杨经理：13931730975）公司拥有先进的钢管和管件生产制造设备，产品包括：碳钢，合金钢，不锈钢等各种材质的管材、高、中、低压管件、压力容器，电厂管道配件，电厂杂项组件，工厂化配置管件，耐磨防腐保温管道，弹簧支吊架、机械输送系统，五金类各种小件等。我公司的企业理念是：客户至上，诚信*，相互关怀，积极学习；品质政策是：质量*，交期准确，价格合理，服务周到。我公司的企业理念是：客户至上，诚信*，相互关怀，积极学习；品质政策是：质量*，交期准确，价格合理，服务周到。将这样一种信念贯彻到底，那就是“优质的产品、合理的价格和良好服务，才能赢得客户的信任”。我们将以先进的管理和勇于创新的理念作为企业的核心动力，为用户提供优质、实用、可靠的法兰产品。以诚为道、以信为本。
       压力容器是石化工业中使用*广泛的设备，是石化工业的主要生产工具之一。由于工艺要求和设备内件安装、检修的需要，压力容器常需要设置容器法兰(如常见的管壳式热交换器、反应釜、塔器、过滤器等)。

       压力容器法兰按法兰环的连接情况划分为：整体法兰、活套法兰和任意式法兰。我国*常用的标准压力容器法兰共有3种类型：甲型平焊法兰、乙型平焊法兰和长颈对焊法兰，其中甲型、乙型平焊法兰都属于任意式法兰。法兰及其垫片、紧固件统称为法兰接头，法兰接头是工程设计中使用极为普遍、涉及面非常广泛的一种零部件，也是工程设计及使用过程中容易出现问题的关键部位。法兰接头设计是压力容器设计中的重要内容之一。在选用标准甲型法兰和计算非标甲型法兰时，设计人员选用材料不合理的现象比较严重，采用乙型平焊法兰甚至长颈对焊法兰代替甲型平焊法兰的情况也较多，造成不必要的浪费。因此，有必要针对常用甲型平焊法兰的选用和计算进行探讨。
       风力发电肯定是在常年风力较大的地区，这些地区通常风力大而且温度落差也很大，为了满足这种特殊环境，只有采用性能优异的金属材料来制造塔架结构。风力塔架通常采用Q345C、Q345D或Q345E钢材。本工程带颈法兰采用的钢材为Q345E Z35低合金高强度结构钢，塔筒采用Q345D低合金高强度结构钢。Q345E Z35低合金高强度钢的性能非常优异，而就是这样高质量的钢材，在锻造成法兰后与Q345D 级高强钢相焊时却在Q345E Z35高强钢锻造法兰侧出现了不应该出现的“层状撕裂”缺陷。通过分析、试验，找出了问题所在，提出了解决方案， 终将层状撕裂缺陷圆满解决。 

1 结构特点及焊接工艺参数 
1.1 结构特点 
本结构为风力发电塔架，每基发电塔架共有3段塔筒，每段塔筒都是由两个带颈法兰和一节管筒对接而成。带颈法兰为Q345E Z35高强度钢锻造而成，带颈法兰厚度为32mm，直径为4000mm, 材质为Q345E Z35高强钢；管筒为Q345D钢板卷制而成，钢管厚度为32mm，管径为4000mm，长度为12600mm，材质为Q345D高强钢。带颈法兰与塔筒为对接型式，采取较窄间隙V型坡口（45°）, 钝边尺寸为6mm，根部间隙0~1mm，如图1所示。 



1.2 焊接方法及工艺参数 
焊接方法为单丝埋弧焊，焊丝、焊剂为天津金桥生产的F48A4-H10Mn2。施焊前对待焊处坡口两侧各100mm范围内预热到60℃，先焊接外环焊道1和2，内环焊道采用碳弧气刨清根后再焊接内环焊道3， 焊接外环焊道4、5、6。具体焊接工艺参数见表1 ，焊接顺序见图1。 

2 层状撕裂缺陷分析 
2.1 缺陷状况及位置 
塔筒与带颈法兰焊接后，按规定在24小时后进行超声波检测，发现在法兰侧接头热影响区位置出现了层状撕裂缺陷。缺陷深度在内环焊缝侧距法兰表面3~8mm处，宽度为5~10mm，具体缺陷见图2 层状撕裂图。 
2.2 原材料入厂检验 
我公司对Q345E Z35高强度钢锻造法兰和Q345D高强钢钢板在进厂时严格按照JB4730.3-2005《承压设备无损检测 第三部分 超声波检测》和JB/T4726-2000《压力容器用碳素钢和低合金钢锻件》规程进行了超声波探伤检测，按照GB/T 8110-2008《低合金高强度钢》规程进行了化学成份检测、力学性能试验。试验结果显示，超声波探伤检测符合BⅠ标准。化学成分见表2 ，力学性能见表3 。钢板及带颈法兰样本试验结果显示，所有性能均符合相关规定。 2.3 缺陷分析 
既然原材料试验结果为合格，为什么构件焊接后却出现了层状撕裂缺陷，法兰生产厂家认为法兰出现层状撕裂的原因是焊接工艺不当造成的，理由是：同一工艺生产的法兰在其他厂家使用却没有出现层状撕裂问题。我们通过分析觉得Q345E Z35高强度钢锻造法兰侧出现层状撕裂，而Q345D塔筒侧没有出现层状撕裂缺陷，这说明出现层状撕裂的主要问题不应该是焊接工艺而是法兰材质。通过查看法兰生产厂家提供的锻造法兰制造流程相关数据显示，Q345E Z35钢材是正规厂家提供的，钢板自身应该没有问题。通过跟法兰生产厂家沟通发现了问题所在： ，锻造后热处理保温时间不够；第二，法兰锻造后加工余量过小为2~3mm。这两个问题直接影响锻造法兰的低温冲击韧性和焊接接头热影响区的抗层状撕裂性能。考虑层状撕裂缺陷将严重影响结构的稳定性，所以跟法兰生产厂家沟通决定对锻造法兰进行破坏性试验，通过破坏性试验来确定锻造法兰的质量是否合格。 终试验结果显示，锻造法兰的屈服强度不合格，低温冲击韧性不合格。锻造法兰破坏性试验相关数据见表4。由此可见，出现层状撕裂的主要原因是法兰的低温冲击韧性不达标造成的。 

3 优化措施 
经跟法兰生产厂家沟通 终达成一致意见“更换法兰”。为了保证法兰的质量，公司专门派人到法兰制造公司进行监造。监督内容为增加锻造法兰的加工余量并对锻造后热处理进行监督，确保下批锻造法兰的质量符合工艺要求。因为是冬季施工，环境气温较低（一般在3~8℃）为了做到万无一失，对焊接工艺措施作了相应调整和优化，具体措施如下： 
3.1 更换法兰 
3.2 将焊前预热温度由原来的60℃提高到80℃, 而且保证整个焊接过程将层间（道间）温度控制在80~150℃之间，如果层间温度低于80℃时, 必须重新预热后方可进行施焊。 
3.3 每层焊道结束后用钢丝轮将药皮氧化物等清理干净，再进行下一焊道的焊接作业。 
3.4 焊接结束后，立刻对焊接接头进行保温，降低焊接接头冷却速度，防止淬硬组织和裂纹缺陷的产生。 

4 结束语 
通过更换法兰、增加预热温度、严格控制层间温度、配合焊后保温等措施， 终，带颈法兰与塔筒对接接头探伤合格率达到98%以上, 有效解决了层状撕裂缺陷的产生。