风电塔筒基础接地网焊接施工指南

风电塔筒基础接地网焊接施工指南作为一名在风电施工现场摸爬滚打了十来年的老施工员，我太清楚风电塔筒基础接地网焊接这个活儿的分量了。很多人觉得这不就是焊几根扁钢的小事，犯不着专门整理指南？可实际上，我见过太多因为焊接偷工减料、操作不规范，最后导致接地电阻不合格，运行几年后焊接点锈断，引发雷击跳机甚至人员触电的事故，不仅要花几倍的价钱返工，还耽误整个风场的发电收益。所以今天我把这么多年积累的现场经验整理成这个指南，从前期准备到最后验收，一步步讲清楚，不管是新手学徒还是现场带班，都能照着做，少踩坑，把活儿干扎实。1施工前期准备工作想要把焊接活儿干好，前期准备绝对不能省，很多问题其实都是准备阶段没做到位埋下的隐患。1.1材料核查与预处理目前风电塔筒基础接地网最常用的材料是热镀锌扁钢，部分项目也会用热镀锌圆钢，材料进场之后第一件事不是拉去工地就焊，一定要先核对参数。设计要求多大规格就用多大，绝大多数项目设计要求是不小于40mm×4mm的热镀锌扁钢，或者直径不小于16mm的圆钢，别图便宜拿小一号的。我前几年在华北某山地风电项目就见过，包工头为了省成本，把40×4的换成30×3的，结果接地电阻怎么测都不合格，最后不得不把已经埋进去的所有接地网挖出来换料，不仅材料费人工费全赔进去，还耽误了一个多月的工期，得不偿失。核对完规格还要检查外观，热镀锌层有没有开裂、脱落，钢材有没有变形弯曲，变形的一定要提前用压辊调直，别焊到一半才发现弯的接不上，浪费时间。如果局部镀锌层有小块破损，不用换整根，但是一定要提前把破损处的浮锈打磨干净，后面补防腐的时候重点处理。最后还要核对材料的质量合格证，别看都是钢材，小钢厂出来的料杂质多，导电性差，还容易生锈，千万别用不合格的材料蒙混过关。1.2施工工器具检查准备焊接常用的工器具大家都熟悉，但是提前检查调试很重要。首先是电焊机，提前接电试机，看看电流输出稳不稳，自身的接地保护好不好，有故障的别凑合用，既容易出安全事故也焊不好活。焊条一般用普通的J422酸性碳钢焊条就够了，我们大多焊4mm厚的扁钢，用3.2mm直径的焊条最合适，好操作，熔透性也够。这里提醒大家，焊条如果受潮了，一定要提前烘干，放在保温桶里带着用，受潮的焊条焊出来容易出气孔、夹渣，十有八九是虚焊，我刚入行的时候师傅就反复跟我说这点，我一直记到现在。除此之外，还要准备角磨机，用来打磨掉焊接位置的镀锌层和锈迹，还要准备卷尺、手锤，方便后期检查，最重要的是提前准备好校准合格的导通测试仪和接地电阻测试仪，别到施工完检测的时候才发现设备坏了，耽误事。安全防护用品也不能少，合格的焊帽、防烫手套、绝缘鞋、漏电保护器，一个都不能少，别嫌麻烦拿自己的安全开玩笑。1.3技术交底与现场安全准备开工之前一定要给所有进场施工的工人做详细的技术交底，哪一段走主干线，哪里要留预留接地点，焊接的各项要求是什么，都讲得明明白白。我见过没交底就瞎干的，工人把预留接地点焊到了基础另一侧，后期塔筒装好了才发现接不上，不得不重新从主干线引接，凿开了大半个承台，费了老鼻子劲才修好，白花好多冤枉钱。现场准备方面，基础基坑里如果有积水，一定要先排干净，坑边的浮石杂物要清理掉，防止掉下来砸人，边坡如果不稳，提前做简单的支护，露天施工的时候，提前看好天气，雨天、五级以上大风天千万别施焊，不仅焊不好质量，还容易引发触电事故。准备工作都做足了，接下来就是核心的焊接施工环节，咱们按照施工顺序一步步来，每一个节点的要求都讲透，保证大家能照着操作。2接地网主体焊接施工工艺2.1主干线的连接焊接风电塔筒基础的接地网主干线一般是沿着承台底部外围环形布置，再和向外延伸的接地极、内部的预留接地点连起来，焊接最核心的要求就是搭接长度和焊接面，这个是硬性要求，千万别打折扣。按照规范要求，扁钢和扁钢搭接，搭接长度不能小于扁钢宽度的2倍，而且至少要焊接三个面，别只焊两个侧面就完事，顶面也得焊到位。如果是圆钢和圆钢连接，搭接长度不能小于圆钢直径的6倍，还要双面焊接。如果是扁钢和圆钢连接，搭接长度要按照圆钢的6倍直径来算，不能按扁钢的宽度算，很多工人在这里搞错，一定要记清楚。还有一个关键细节，焊接之前，一定要用角磨机把搭接位置的镀锌层打磨干净，露出新鲜的钢材表面，不然镀锌层熔点低，焊的时候会形成夹渣，根本焊不牢，看起来表面成型挺好，其实一敲就掉，接触电阻大得离谱。我抽检的时候就靠手锤敲焊口，一敲一个准，偷懒没磨镀锌层的，敲起来声音发空，肯定是虚焊，这个小技巧新手一学就会。2.2分支线路与预留接地点的焊接主干线铺好焊接完之后，接下来就是焊分支线路，分支主要有三个部分：一是引到基础承台上方，和塔筒底部接地端子连接的预留接地点，二是引到基础外侧供后期运维测试用的测试点，三是和向外延伸的水平接地极连接的接头。这里重点说预留接地点，设计一般要求至少留两个独立的接地点，保证塔筒接地可靠，预留的扁钢一定要伸出基础混凝土表面足够的长度，一般留10到15公分就刚好，太短了后期接塔筒端子够不着，太长了露在外面浪费，还容易锈蚀。焊接的时候，预留接地点和主干线一定要满焊，至少双面焊，绝对不能只点一两下固定就完事，很多新手图快，点焊一下就完事，用不了两年就锈断了。如果是和预埋的接地螺栓连接，最好把扁钢弯成环形，把螺栓套进去之后一圈都焊满，保证整个接触面都连通，接触电阻才够小。2.3交叉节点与过沉降缝的焊接处理接地网是一个连通的等电位网络，所以所有交叉的地方，只要是两根扁钢碰到一起，都要焊接连通，不能只是叠放在那里。很多工人觉得反正都在网里，不焊也没事，其实不对，不焊接的话交叉点之间是虚接触，遇到雷击大电流的时候会产生电弧，烧坏接地网，还会抬高等位电位，起不到防雷保护的作用。然后是过基础沉降缝的位置，因为塔筒基础和场坪道路之间会预留沉降缝，后期基础沉降会拉拽接地扁钢，所以这里不能把扁钢拉直了硬焊，一定要留出来伸缩余量，弯一个U型或者弧形的弯，弯的两端都要和前后的扁钢焊牢，这样就算基础沉降，也不会把扁钢拉断，能保证接地网的连续性。2.4和基础预埋件的连接焊接这是整个接地网最关键的连接点，我们做接地的最终目的就是把塔筒、叶片遭雷击产生的大电流引到大地里，所以和基础里面预埋的接地构件必须焊牢。一般基础里面都会预埋一块镀锌接地钢板或者接地螺栓，焊接的时候，扁钢要和预埋件至少两个面满焊，焊脚的高度不能小于扁钢的厚度，比如我们用4mm厚的扁钢，焊脚高度至少要做到4mm，保证足够的强度和导电面积。我之前听说过一个项目，运行了快三年，每次巡检接地电阻都慢慢升高，最后停机挖开才发现，焊接点只焊了一半，埋在地下慢慢锈断了，最后不得不重新焊接，还耽误了好多天的发电，损失不小，所以这个位置一定要带班的亲自盯着，焊完亲自检查，绝对不能糊弄。焊接全部完成之后，不要着急回填埋掉，这一步的检查和防腐处理最容易被忽略，也是留下后期隐患的重灾区，必须认认真真做好。3焊接完成后的质量检查与防腐处理3.1外观与焊接质量检查首先看外观，整个焊口有没有肉眼可见的裂纹、气孔、夹渣，咬边的深度不能超过0.5mm，连续咬边的长度不能超过10mm，不符合的就要磨掉重新焊。然后量搭接长度，拿卷尺量一量，够不够要求的长度，有没有偷工减料少搭接。最后就是我之前说的小窍门，拿个小手锤挨个敲焊口，实焊的焊口声音是清脆的，虚焊、夹渣的焊口声音发闷发空，一敲就能听出来，比仪器还方便，新手试个两三次就会了，特别好用。3.2导通测试与接地电阻检测外观检查完，接下来就是功能性检测，首先做导通测试，检查整个接地网是不是全部连通，有没有哪里断开没焊到，要是导通不通，就得顺着线路找，找到断开的位置重新焊。导通没问题之后，再测接地电阻，按照设计要求，一般风电塔筒的接地电阻不能超过4欧姆，有些土壤电阻率高的地方或者特殊要求的项目会要求不超过1欧姆，一定要符合设计要求，要是电阻超标，先查是不是哪里焊接不好虚接了，排除焊接问题之后，再考虑增加接地极或者换降阻剂处理，直到合格为止，绝对不能抱着侥幸心理蒙混过关，现在验收严，就算蒙过去了，运行出问题还是要自己担着。3.3焊口的防腐处理热镀锌扁钢之所以用得广，就是因为镀锌层防腐效果好，但是焊接的时候，焊口位置的镀锌层全都被烧坏了，要是不做防腐，用不了几年就会从焊口开始锈，慢慢整根都锈断，所以这个步骤绝对不能省。检查合格之后，先把焊口周围的焊渣、浮锈全都清理干净，然后做防腐，露出地面的焊口一般先刷一遍防锈漆，再刷两遍银粉漆就够了，要是埋在土壤里的焊口，尤其是南方潮湿地区、沿海盐碱地区，最好用冷镀锌涂料刷一遍，或者缠上沥青防腐布，防腐效果能多保好多年。我在沿海的一个风场见过，就是因为偷懒没做焊口防腐，不到四年焊口就锈断了，不得不全部挖开重新做，花的钱比当初做防腐多了十几倍，所以说别省那点材料和工夫，该做就得做。干施工，安全永远是第一位的，而且焊接作业本身就是风险比较高的工序，现场也经常会遇到各种各样的问题，我把常见的问题和处理方法整理出来，大家碰到了也不用慌。4施工安全管控与常见问题处理4.1现场焊接作业安全要求首先，在基坑里作业，一定要先检查边坡的稳定性，确认不会塌方再下去作业，坑底的积水必须排干净，绝对不能站在水里焊接，容易触电。电焊机一定要装合格的漏电保护器，一次线长度不能超过5米，二次线不能超过30米，线的绝缘层破损了就要换，别凑合用。焊工必须穿绝缘鞋，戴焊帽和防烫手套，不能穿短袖短裤就上岗，夏天天热也不行，烫伤不是小事。现场一定要备上灭火器，尤其是在山地草原的风场，春秋季杂草干燥，焊渣掉下来很容易引发火灾，每天干完活之后，一定要在现场检查一遍，把余火彻底熄灭才能走，我刚参加工作的时候，就见过工人干完活没检查，焊渣点了一大片干草，差点烧到附近的村落，最后包工头赔了好多钱，还受了处罚，这个教训一定要记住。4.2常见焊接质量问题及处理方法咱们干活难免出点问题，知道怎么处理就不会耽误事。最常见的就是虚焊，一般都是没磨镀锌层或者电流不够没熔透，处理方法就是把虚焊的部分全部磨掉，重新焊接，别想着在表面补两道就完事，治标不治本。第二种是搭接长度不够，要是还没回填，直接加长搭接段重新焊就好了，要是已经回填了一部分，就在接头位置再加一根同样规格的扁钢，补够搭接长度，两面都焊牢，就能符合要求。第三种是焊口开裂，一般是焊接应力没消或者沉降拉裂，小的裂纹把裂纹磨掉重新补焊就好，大的开裂就要把整个接头切掉重新接。第四种是接地电阻超标，排除了焊接虚接的问题之后，一般就是土壤电阻率太高，那就多增加几根接地极，或者在接地极周围换降阻剂，处理完再测，直到合格就行。结语总的来说，风电塔筒