关于风电塔筒基础环的金属监督检验分析

于国亮 夏全洲

摘 要：风电塔塔筒基础环的质量是否符合直接影响到其能否正常工作。为能够排除风电塔筒基础环的隐患，需要对其进行金属监督检验，找出其中的缺陷，避免事故的发生。风电塔筒基础环的检验工作中，运用超声、磁粉、硬度等监测检验方法可为基础环进行系统性的分析，检验效率高。笔者主要对金属监督检验方式做出较为详细的阐述，以供借鉴。

关键词：风电塔筒；基础环；金属；监督检验

风电是对环境无害的绿色清洁能源，风电的开发不仅能满足人们的用电需求，而且不会造成污染。现阶段风电的开发不断深入，为了保证风电设备能够正常使用，金属监督检验逐渐受到人们的重视。在风电设备中，基础环是极为重要的预埋部分，也是易疲劳、易损坏的部分。由于多数风电场主要在人少地区，交通较差，对基础环的耐受性要求较高。因此，对要求基础环的质量要过硬，这就需要金属监督检验来对金属环进行评估，以保证其达到质量要求。现主要对基础环金属监督检验进行阐述，以供参考。

1 基础环的金属监督检验方法分析

基础环作为风电塔中的易疲劳和易破坏环节，其质量直接影响到风电塔的运行周期[ 1 ]。在基础环的焊接中，难免会存在一些缺陷，这些缺陷将会成为风电塔运行的隐患。为能够对风电塔中的隐患进行消除，必须要找出这些缺陷。常用的方法有外观观测、磁粉检测、超声法检测、硬度检测、金相检测以及超声波测厚。在通过各个检测的方法检测后，对风电塔基础环进行系统性地分析，能够为基础环缺陷的控制提供可靠依据。

1.1 外观观测

外观观测主要依靠目测方法来评价基础环的外观质量，查看有无肉眼可见的缺陷、裂痕等。观测时，要重点观测整个外观有无损伤、混凝土与基础环接合的部位有无脱开情况。同时，还要借助于一些辅助器材对基础环进行评估，如测量裂痕长度，要进行敲击听回声等，这些都需要借助工具进行。外观观测基础环时可以参考的依据为《承压设备无损检测第7部分：目視检测》。

1.2 磁粉检测

基础环主要由低合金构成，在进行焊接时，焊缝很容易出现裂纹。而焊缝熔合区本身也容易在风塔的运行中，产生裂纹。对这些近表面或是在表面的裂纹，使用磁粉检测十分简便、准确。该检测方法主要是利用磁学的物理特性进行。操作时先要对基础环局部进行磁化，再将磁粉均匀撒于检测的局部表面。如果基础环存在损伤，那么磁粉将会形成不连续的状态。通过分析磁粉的位置、形状、严重程度等，可以对基础环有无损伤、损伤情况等进行评估。磁粉检测是无损检测的方法，也是常用的探伤方法。

1.3 超声法

超声法主要运用超声传播的物理特性来探伤。如果基础环存在损伤，那么使用超声在基础环中传播时，方向、强度等方面会发生一定的变化。超声法探伤时，需要对声波进行分析、评估，进而评价基础环的情况。超声法可以对基础环内部、表面进行检测，属于无损的检测方法[ 2 ]。

1.4 超声波测厚

风电塔筒基础环在长期的使用过程中，会出现腐蚀、减薄的情况。基础环在出现损伤时，检测中也需要对分层类缺陷进行探测。那么这些工作的完成需要借助超声波来进行。超声波可以对基础环进行测量壁厚，这些数据对基础环的情况评估尤为重要。

1.5 金相检验

该检测方法主要是对基础环的合金材料进行分析。在对基础环进行焊接的过程中，有一定的几率会发生合金组织变化的情况。这些变化对基础环来说是一个隐患，在运行中可能会引发事故。因此，必须要对基础环进行金相检验，评估金属构成、显微组织等。

1.6 硬度测试

硬度测试一般与金相检验放在一起进行检测。对基础环进行硬度测试，可以对基础环的金属成分构成、组织结构、工艺等进行深入分析。硬度的测试对基础环的使用生命周期评估有重要的参考作用。

2 工程案例

某风电场中设有33台风电塔。所有风电塔塔筒基础环金属材质为Q345D，厚度42mm，焊接为SAW。对33台风电塔塔筒基础环进行金属监督检验，存在缺陷28台。其中外观观测有2台存在缺陷，其中一台熔合线区有疏松微孔，其中一台出现细小裂纹。对这些缺陷我们主要进行打磨缺陷，再进行补焊处理。磁粉检测发现有3台存在缺陷磁痕。缺陷比较细微，只需进行打磨处理即可。5台超声法检测存在点状反射声波，长度低于10mm。对这些缺陷主要采取密切观察的方式，定期监测。金相检验显示出现异常16台，主要表现为魏氏倾向。声波测厚均无异常。硬度测试3台基础环存在淬硬组织。基础环中的魏氏组织主要发生于焊缝，使其脆性增加，韧性降低。这将不利于基础环的长期、安全运行。淬硬组织主要是在焊接过程中产生的，其能够使得基础环在高载荷的运行中更易出现疲劳性裂痕。因此，淬硬组织是风电塔筒基础环运行中的事故隐患。在发现存在淬硬组织时，应進行定期检测，以便在事故发生前能够及时修补、更换。

从这一风电塔筒基础环的检测结果来看，大部分的基础环都存在潜在的隐患。这些缺陷本身比较细微，基础环还可以使用。但这些缺陷在基础环长期高载荷的运行中，可能会逐渐引发更大的损伤，导致事故。因此，必须对存在缺陷的基础环进行检测，以便及时修补、更换等。

3 结语

风电塔筒基础环的检验是保证和监督其质量的重要途径。用外观观测、超声法、磁粉检测等多种检测方法相互结合可以取得良好的检测效率。外观观测主要是对基础环进行初步的检查。而超声法、磁粉检测等方法则是对基础环进行深入分析。在进行运用综合性的手段检测后，基本上可以查找出风电塔基础环中存在的隐藏裂缝、缺陷。对这些缺陷、裂缝等做出对应的处理，可以使基础环更加稳固，保证其运行更加稳定、耐久。

参考文献：

[1] 杨莉，范实，俄馨.风电塔筒基础环外表面纵向裂纹分析[J].全国失效分析学术会议，2013，49（2）：113-115.

[2] 黄冬平.风力发电塔基础环基础超声波法质量检测[J].建筑结构，2016，46（14）：8-11.

作者简介：

于国亮（1982-），女，汉族，河北廊坊人，工程师，主功方向：风电产品设计，塔筒，机舱罩等；

夏全洲（1978-），男，汉族，江西瑞昌人，工程师，主功方向：风电设计，机舱罩设计，工艺等。