《風(fēng)電塔架主體結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)鋼焊接適應(yīng)性評價(jià)方法》編制說明

風(fēng)電塔架主體結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)鋼焊接適應(yīng)性

評價(jià)方法

編制說明

《風(fēng)電塔架主體結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)鋼焊接適應(yīng)性評價(jià)方法》編制組

2024年1月

1任務(wù)來源

根據(jù)中國國際科技促進(jìn)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會(huì)《關(guān)于<風(fēng)電塔架主體

結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)鋼焊接適應(yīng)性評價(jià)方法>團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)予以立項(xiàng)的通知》〔2023〕

中科促標(biāo)字841號(hào)，由中國寶武中央研究院牽頭，金風(fēng)科技等單位共

同制定《風(fēng)電塔架主體結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)鋼焊接適應(yīng)性評價(jià)方法》(以簡稱“評

價(jià)方法”)，完成年限為2024年。

2編制目的和意義

在當(dāng)前“雙碳”戰(zhàn)略背景下，作為清潔能源的風(fēng)力發(fā)電高速發(fā)展。

為了持續(xù)提高風(fēng)電裝機(jī)容量，降低制造和運(yùn)行成本，風(fēng)電機(jī)組也不斷

地向大型化和定制化方向發(fā)展，風(fēng)塔整體服役安全與降本對風(fēng)電項(xiàng)目

投資與競爭力提升至關(guān)重要。

目前，風(fēng)塔領(lǐng)域主要依據(jù)EN1993、DNV-RP-C203等國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)

行疲勞服役場景的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并選用Q355系列低強(qiáng)度普碳鋼材料，疲

勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)值依照上述標(biāo)準(zhǔn)中基于焊接接頭型式、焊接質(zhì)量與焊縫幾

何特征的系列S-N曲線進(jìn)行選取，不考慮結(jié)構(gòu)鋼材料與焊接接頭強(qiáng)度

的提升帶來的接頭疲勞性能的潛在提升行為，這主要與上述國際標(biāo)準(zhǔn)

形成的年代鋼鐵材料冶金與產(chǎn)品制造焊接水平相對較低有關(guān)系。隨著

冶金技術(shù)的發(fā)展與制造水平的不斷提升，越來越多的研究表明：當(dāng)結(jié)

構(gòu)完整的對接接頭靜態(tài)屈服強(qiáng)度提高后，疲勞強(qiáng)度可以實(shí)現(xiàn)有條件提

升。這就為基于疲勞設(shè)計(jì)的風(fēng)塔筒體結(jié)構(gòu)應(yīng)用高強(qiáng)鋼并實(shí)現(xiàn)輕量化減

重成為可能，并將帶來整體設(shè)計(jì)和制造成本的降低與經(jīng)濟(jì)效益的提升。

然而，當(dāng)前的主流設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)制約了基于疲勞設(shè)計(jì)的風(fēng)塔高強(qiáng)輕量化減

重的可行性，亟待結(jié)合當(dāng)前行業(yè)技術(shù)進(jìn)步推出新的標(biāo)準(zhǔn)體系。

同時(shí)，即使再基于屈服強(qiáng)度極限設(shè)計(jì)場景下，由于國內(nèi)結(jié)構(gòu)鋼材

料供應(yīng)商眾多，制造水平和質(zhì)量控制能力差異性較大，并可能由此造

1

成焊接缺陷與接頭性能的弱化，為風(fēng)塔制造與安全服役帶來巨大隱患。

再者，當(dāng)前業(yè)內(nèi)各個(gè)風(fēng)塔制造廠家硬件能力、質(zhì)量控制水平等軟實(shí)力

也存在很大差別，結(jié)構(gòu)鋼材料本身焊接適應(yīng)性的差異會(huì)在制造現(xiàn)場放

大，增加了焊接制造過程和接頭服役過程失效風(fēng)險(xiǎn)。鑒于此，同樣有

必要推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作，在風(fēng)塔結(jié)構(gòu)鋼選材階段開展高強(qiáng)鋼焊接適應(yīng)性

評價(jià)，并以此作為業(yè)主選擇供應(yīng)商的重要依據(jù)。

然而，當(dāng)前業(yè)內(nèi)尚沒有針對風(fēng)塔結(jié)構(gòu)鋼材料供應(yīng)商篩選階段焊接

適應(yīng)性評價(jià)、考慮母材自身屈服強(qiáng)度影響的焊接接頭疲勞性能系統(tǒng)評

價(jià)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)當(dāng)前技術(shù)飛速進(jìn)步與行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展需求，有必

要在風(fēng)電塔架主體結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)鋼焊接適應(yīng)性評價(jià)領(lǐng)域開展標(biāo)準(zhǔn)化工作。

3國內(nèi)外情況簡要說明

本項(xiàng)目擬形成的標(biāo)準(zhǔn)側(cè)重于風(fēng)電塔架主體結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)鋼焊接適應(yīng)

性評價(jià)方法，屬于行業(yè)內(nèi)首次嘗試，目前尚無高度相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)。

但是，其中涉及到高強(qiáng)鋼焊接接頭疲勞性能評價(jià)并將實(shí)際的疲勞強(qiáng)度

特征值應(yīng)用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指導(dǎo)，與當(dāng)前行業(yè)內(nèi)常用的EN1993、

DNV-RP-C203等國際標(biāo)準(zhǔn)采用固定分級(jí)的S-N曲線與疲勞強(qiáng)度特征值

進(jìn)行設(shè)計(jì)的做法有很大差異，能夠反映使用高強(qiáng)鋼替代普碳鋼以后焊

接接頭實(shí)際疲勞強(qiáng)度提升的事實(shí)，體現(xiàn)出冶金與制造技術(shù)的進(jìn)步對焊

接接頭疲勞行為的優(yōu)化作用。然而，國際標(biāo)準(zhǔn)的制定和實(shí)施具有深刻

的時(shí)代特征、地域特征和行業(yè)發(fā)展特征，以EN1993、DNV-RP-C203

等國際標(biāo)準(zhǔn)的起源地歐洲為例，其風(fēng)電裝備的發(fā)展速度、技術(shù)更新需

求和降低成本的迫切性均不高，更多的是維持現(xiàn)狀。不僅風(fēng)電領(lǐng)域如

此，很多重要工業(yè)領(lǐng)域都具有類似特征，特別是各種重型裝備制造業(yè)，

我國均已經(jīng)走在了從跟隨到引領(lǐng)的路上。

在國內(nèi)，已經(jīng)形成的與風(fēng)電塔架領(lǐng)域相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)主要如下：

2

GB/T1591低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼

GB/T28410風(fēng)力發(fā)電塔用結(jié)構(gòu)鋼板

GB/T19072風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔架

JB/T11218風(fēng)力發(fā)電塔架法蘭鍛件

NB/T47014承壓設(shè)備焊接工藝評定

NB/T47015壓力容器焊接規(guī)程

然而，上述標(biāo)準(zhǔn)在實(shí)際應(yīng)用過程中具有一定的局限性，主要表現(xiàn)

在：

(1)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對材料、制造過程等技術(shù)細(xì)節(jié)限定范圍過于寬泛，

從而造成了實(shí)際供貨和制造過程中質(zhì)量穩(wěn)定性隱患；

(2)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)均沒有考慮材料本身焊接適應(yīng)性，特別是在與風(fēng)塔

制造現(xiàn)場一致的焊接工藝條件下的焊接適應(yīng)性；

(3)為了滿足絕大多數(shù)廠家技術(shù)水平，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對技術(shù)細(xì)節(jié)的規(guī)

定不夠詳細(xì)，沒有進(jìn)行質(zhì)量與安全關(guān)鍵影響因素的細(xì)分，從而導(dǎo)致在

操作過程中可以有很多選項(xiàng)，不能反映本領(lǐng)域差異化技術(shù)要求。

可見，國內(nèi)外均沒有在風(fēng)塔材料篩選階段完整的標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)體系，當(dāng)

前標(biāo)準(zhǔn)不能從根本上反映行業(yè)特征與差異化需求，亟待推出新的標(biāo)準(zhǔn)體

系，從產(chǎn)業(yè)鏈最前端的結(jié)構(gòu)鋼材料與供應(yīng)商篩選階段，進(jìn)行與質(zhì)量和安

全高度相關(guān)的技術(shù)約束和限制，從而促進(jìn)行業(yè)平穩(wěn)健康與高質(zhì)量發(fā)展。

4編制原則

（1）遵循標(biāo)準(zhǔn)化編制的“四性”要求

①貫徹執(zhí)行國家現(xiàn)行有關(guān)法律法規(guī)以及國家和行業(yè)現(xiàn)行有關(guān)技

術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

②本規(guī)程編制過程中應(yīng)該嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)化編制的“四性”要求，即

技術(shù)上的先進(jìn)性和科學(xué)性、與國家法律法規(guī)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)性、標(biāo)

3

準(zhǔn)發(fā)布實(shí)施上的可操作性。

（2）嚴(yán)格執(zhí)行國家的法律、法規(guī)和方針、政策

本標(biāo)準(zhǔn)編制過程中應(yīng)該嚴(yán)格貫徹執(zhí)行國家的有關(guān)法律、法規(guī)和方

針、政策，研究現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，密切結(jié)合風(fēng)電塔架主體結(jié)構(gòu)對高強(qiáng)鋼

焊接適應(yīng)性的技術(shù)要求，在與塔架制造焊接工藝一致的條件下，推出

系列評價(jià)措施，堅(jiān)持做到簡潔高效、安全可靠。

（3）科學(xué)合理性

本標(biāo)準(zhǔn)編制遵循“科學(xué)、適度、可行”原則，通過長期開展基于風(fēng)

塔制造和服役條件的高強(qiáng)鋼焊接與接頭動(dòng)載疲勞性能系統(tǒng)評價(jià)，在大

量可靠數(shù)據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累的基礎(chǔ)上，通過揭示質(zhì)量完整的高強(qiáng)鋼對

接接頭疲勞性能隨母材屈服強(qiáng)度提高而有條件提升的客觀規(guī)律，突破

現(xiàn)有國際標(biāo)準(zhǔn)不區(qū)分鋼材強(qiáng)度等級(jí)而采用固定分級(jí)的焊接接頭系列

S-N曲線進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法，為高強(qiáng)鋼在基于疲勞設(shè)計(jì)的風(fēng)塔中的應(yīng)用

與輕量化減重提供科學(xué)依據(jù)，為行業(yè)內(nèi)材料選擇的規(guī)范性與制造質(zhì)量

的穩(wěn)定性提供了可靠保障，為風(fēng)塔產(chǎn)品制造端與服役過程中質(zhì)量問題

與失效分析提供了診斷方向和依據(jù)，促進(jìn)了本領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)步。本標(biāo)準(zhǔn)

不僅具有重要的工程實(shí)踐價(jià)值和學(xué)術(shù)意義，還具有廣闊的推廣應(yīng)用前

景。

（4）可操作性和實(shí)用性

充分考慮編制本規(guī)程的目的和必要性，結(jié)合近年來風(fēng)電裝備領(lǐng)域

發(fā)展趨勢與需求，特別是高強(qiáng)鋼在風(fēng)塔結(jié)構(gòu)中的持續(xù)推廣應(yīng)用，通過

在供應(yīng)商資質(zhì)評審或投標(biāo)階段基于現(xiàn)場制造焊接條件的高強(qiáng)鋼焊接

適應(yīng)性評價(jià)，為高強(qiáng)鋼風(fēng)電塔架現(xiàn)場制造焊接過程的順利實(shí)施提供保

證，具有較強(qiáng)的可操作性和實(shí)用性。

（5）技術(shù)條款的規(guī)范性

4

體例格式按照《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)

和起草規(guī)則》GB/T1.1—2020的要求進(jìn)行編制。做到格式規(guī)范，邏輯

嚴(yán)謹(jǐn)，結(jié)構(gòu)清晰。充分發(fā)揚(yáng)民主，通過召開數(shù)次技術(shù)評審會(huì)，聽取來

自產(chǎn)業(yè)鏈上下游不同領(lǐng)域?qū)＜业囊庖姾徒ㄗh，持續(xù)進(jìn)行修改完善。通

過行業(yè)內(nèi)共同協(xié)商，確保標(biāo)準(zhǔn)條款具有廣泛的代表性。通過系統(tǒng)調(diào)研

與比對，做好與現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)之間的協(xié)調(diào)，避免重復(fù)或矛盾。

標(biāo)準(zhǔn)的編寫符合統(tǒng)一的規(guī)定，內(nèi)容編排上符合先共性、后個(gè)性的

原則，做到內(nèi)容完整、具體，用詞簡明，規(guī)定明確，不模棱兩可。工

作分工協(xié)作、落實(shí)責(zé)任，即嚴(yán)格控制進(jìn)度計(jì)劃、又確保質(zhì)量。

5編制過程

（1）啟動(dòng)階段

2023年1月，由中國寶武中央研究院牽頭組建了規(guī)程編制工

作組，牽頭單位組織召開工作組啟動(dòng)會(huì)議，制定本規(guī)程的工作計(jì)劃及

人員組成和分工等方案。

（2）調(diào)研階段

2023年1月～3月，編制組進(jìn)行了行業(yè)發(fā)展調(diào)研、前期研究成

果整理歸納、產(chǎn)業(yè)鏈頭部公司走訪交流、高校與科研院所交流溝通，

并結(jié)合具體工程項(xiàng)目深入了解了高強(qiáng)鋼在風(fēng)塔制造過程中給面臨

的問題和用戶端的迫切需求，獲取了第一手的重要資料與數(shù)據(jù)，為

本標(biāo)準(zhǔn)的編制奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

（3）編制大綱

2023年4月～6月，編制組結(jié)合前期調(diào)研走訪、工程項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)與

實(shí)踐，針對高強(qiáng)鋼在風(fēng)塔制造焊接過程中出現(xiàn)的問題以及用戶端最迫

切的訴求，完成了編制大綱。

（4）初稿編制

5

2023年7月～9月，編制組經(jīng)過多次研究和討論，充分聽取各單

位的意見并研究相關(guān)資料，對編制大綱進(jìn)行了修改完善，形成正式編

制大綱，提請標(biāo)委會(huì)審查，同時(shí)形成標(biāo)準(zhǔn)初稿。

（5）咨詢稿編制

2023年10月~2024年1月，編制組開展了大量的現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)

據(jù)整合、市場端問題收集與整理，在《風(fēng)電塔架主體結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)鋼

焊接適應(yīng)性評價(jià)方法》（初稿）基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化和提升了相關(guān)

技術(shù)條款，系統(tǒng)完善了標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，形成了《風(fēng)電塔架主體結(jié)構(gòu)用高

強(qiáng)鋼焊接適應(yīng)性評價(jià)方法》（咨詢稿）。

（6）征求意見稿編制

2024年1月18日，中國國際科技促進(jìn)會(huì)組織有關(guān)專家對《風(fēng)

電塔架主體結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)鋼焊接適應(yīng)性評價(jià)方法》（咨詢稿）進(jìn)行了技

術(shù)咨詢。爾后，編制組根據(jù)專家意見和建議對相關(guān)條款的內(nèi)容進(jìn)行

了修改完善，于2024年1月28日完成了標(biāo)準(zhǔn)（征求意見稿）。

6主要內(nèi)容

本規(guī)范共分10章，以及1個(gè)附錄。主要有：

前??言

引??言

1范圍

2規(guī)范性引用文件

3術(shù)語與定義

4代號(hào)和縮略語

5焊接工藝性能評價(jià)

6基于對接接頭力學(xué)性能評價(jià)的焊接工藝指導(dǎo)書與焊接工藝規(guī)程

7對接接頭外觀檢查與無損檢驗(yàn)