风力发电机塔架用钢板常见质量问题及控制措施

蒋国祥 赵晓龙 马永伟

摘要：随着风电行业的大力发展，风力发电机组塔架的制造技术得到了空前的提升和进步。近年来，随着技术的进一步提高，重量轻、性能高的低成本塔架代替重量大、性能低的高成本塔架已成为一种发展趋势。钢板作为塔架的主要组成部分，其质量的好坏直接决定着塔架性能的高低。文章对风电塔架用钢板常见缺陷进行了详细的分类与综述。同时，对控制缺陷的产生进行了讨论。

关键词：风力发电机塔架；钢板；缺陷；质量控制

1 引言

风力发电机塔架用钢板一般为低合金高强度热轧钢板，常见牌号为Q345C、Q345D及Q345E等，根据使用环境温度的高低而选用【1】。该牌号钢板生产技术已非常成熟，随着大量的使用及快速的发展，客户对其质量提出了更为严格的要求。但在生产过程中，为满足产量需求，再加上各钢厂检验检测程序的不完善及硬件设施的不足等因素的影响，生产出厂的钢板往往有部分达不到客户及相关国家标准等的要求，使用时一旦入场检验不严，使其流入塔架生产工序，制作成塔架，将有可能造成重大的损失及不可挽回的恶果。为了提高塔架的质量，塔架生产厂家采取了很多措施来加强了钢板的入场检验工作，例如入场UT抽检、理化复检及外观检测等。

2 风电塔架用钢板常见缺陷分类

2.1 质量证明文件缺陷

质量证明文件缺陷常见的有：a、证明文件字迹打印不清、加盖检验合格章不清或是未加盖检验合格章；b、交货状态、牌号、执行标准、探伤等级及厚度公差等级与合同要求不一致；c、理化检测数据不满足相关标准要求；d、钢板号、炉批号及规格尺寸与实物不相符。

2.2 表面缺陷

对于热轧钢板表面缺陷分类已经有统一的国际评判标准，根据其产生的原因和形状等要素的不同，中厚板材表面的缺陷共分为33种【2，3】。但是针对风力发电机塔架用热轧钢板，从缺陷的表面外在形态加以归纳、整理，主要可以分五个大类：

（1）麻点、麻坑：麻点为细小的非金属内部夹杂物，延伸于轧制方向且有明显的颜色【4】，打砂完成后表面夹杂物掉落，形成麻坑；

（2）夾杂：夹杂一般是在钢板表面上有一定深度的非金属夹杂物，一般呈现点状、条状、或者块状分布【5】。新生产钢板出厂时一般较难发现，在钢板进入卷制工序后，外表面会受拉变形，内表面会受压变形，但由于夹杂物的变形量比钢板本体的变形量小而发生夹杂物开裂及脱落现象，尤其在钢板打砂完成后，夹杂物会大量脱落，非常明显，如图1；

（3）起皮：依附在钢板表面的金属薄片，呈不规则分布，大小不同，深浅不等，下面常有夹杂物存在，有些没有和基体相连，有些部分区域与基体相连；由于其塑性与钢板本体相近，有部分与基体相贴较紧的，在卷板及打砂时一般较难脱落被发现，但在长时间放置之后就会慢慢的翘起，尤其在做完防腐喷漆之后，很容易被发现，如图2；

（4）压痕、扎痕、划痕（划伤）：该类缺陷都有非常明显的外观，产生于轧制、倒运及生产各工序中，容易被发现；

（5）裂纹：裂纹一般目视很难被发现，常伴随着焊缝表面磁粉探伤时在热影响区的裂纹被发现。

2.3内部缺陷

理化复检不合格：理化检测在钢厂是一个非常重要的出场检测项目，故而出厂后复检不合格的概率较小；

超声波探伤不合格（非探伤板除外）：超声波检测以不破坏钢板并迅速的检测出钢板内部的缺陷而被大量的使用，风力发电机塔架用钢板也由初期的部分设计要求超声波探伤而迅速的发展到今天几乎所有的设计及所有机型用钢板均要求超声波探伤。

2.4外形缺陷

厚度、宽度及长度超差：无规律，随机出现；

钢板切边不齐：一般出现于剪板机切边的钢板，长度方向一刀切不掉进行二次切边时容易出现，造成切边搭接处凸出或是内凹；

钢板表面不平：多出现于薄板受压变形，或是轧制时受力不均匀及冷速较快后由钢板本身内应力造成的变形。

3 风电塔架用钢板常见缺陷的防止及控制措施

3.1 加强供应商的选择

供应商的选择极为重要，它直接决定着一批钢板中质量问题的比例。由于相对于钢厂，塔架生产厂家对钢板的检验检测手段极为有限，所以选择优质的供应商，就会直接从源头上降低钢板质量问题的风险。建议直接采购国有大型钢厂的钢板，选择供应商时应做好充分的前期调研工作，当选择代理商时尤为重要。

3.2加强入场检验

钢板入场检验为钢板使用过程中的第一道工序，按要求，应做好以下项目的检验，并做好检验记录：

3.2.1质量证明文件的审查

质量证明文件是钢板生产厂家出具的证明钢板质量合格的文件，该文件的合格与否，直接代表着钢板的合格与否，对质量证明文件的审查，为钢板入场检验中首要的检查内容。

3.2.2外观的检验

外观检验主要针对钢板的外形及表面缺陷进行检查，检验方法也比较简单，可直接用肉眼进行观看，针对已经发现有表面缺陷的钢板，必要时可借用磁粉检测等手段对相关批次或全部钢板进行更深层次的检测。

3.2.3厚度及有效长宽尺寸的检验

该项检测重点为厚度检测，建议按批次进行全检，有效长与宽的检测可定期进行抽检，一般只要能满足下料工序的下料即可。

3.2.4理化检测

理化检测按照国家标准要求，均需按炉号做化学分析检验、按炉号做力学性能检验【1】，个别的项目也会因设计要求的不同而不同。

3.2.5超声波检测

按照钢板订货时探伤等级的要求，钢板入场需进行相应的超声波检测，行业内普遍要求的检测比例为批次总量的10%进行100%的复检，但如有一张板不合格，必须每张板都进行复验【6】。

3.2.6磁粉检测

钢板表面裂纹是钢板表面特别严重的缺陷之一，是绝对不允许存在的，目前行业内还未有强制要求入场磁粉检测的规定，但为了保证产品质量，钢板入场还应进行相应的表面磁粉检测，建议按照入场批次总量的10%进行100%的复检，如有一张板不合格，必须每张板都进行复验。

3.3加强生产过程中的检查

生产过程中的检查是钢板入场之后检验的极为重要的一项，也是最后的一项，由于检测手段的局限性以及检测成本等原因的影响，钢板表面不明显的一些缺陷以及钢板的下表面往往成为前期检验的盲区，但在生产过程中，随着卷板工序的进行，钢板的下表面会进入检验人员的视线，具备检验的条件，尤其是当打砂工序结束后，钢板一些前期不太明显的表面缺陷也会暴露出来。

4 应用及经济效益

对钢板缺陷的严格控制，极大的减少了因钢板质量问题而造成的塔架成品及半成品的報废次数及返修工作，不仅提高了塔架生产的效率，缩短生产周期，保证了质量，同时还有效的降低了生产成本，增强了产品在市场中的竞争力，取得了很大的经济效益；仅2015年公司生产塔架900余套，使用钢板10余万吨，通过对钢板质量的严格控制，取得经济效益近150万元以上。

5 结束语

风电塔架用钢板，生产过程中不可避免的会发现各种各样的缺陷，但由于检测手段的局限性或是企业管理的漏洞等原因，往往会有个别质量问题钢板流入生产厂家及产品生产线，本文对其常见的缺陷做出了详细的分类，并对质量问题的防止及控制措施也做了详细的介绍，但随着行业的飞速发展，从设计层面对风电塔架用钢板会提出越来越多的要求，针对不同的要求，新的缺陷会不断被发现，这个问题还需要进一步的研究和探讨。

参考文献：

[1]GB/T 1591-2008. 低合金高强度钢[S].

[2]周家齐.热轧钢板表面缺陷浅析[J].重钢技术，1991，34（2）：32～36.

[3]牛玮，董胜峰.中厚板表面质量分析[J].轧钢，2002，19（2）：33～34.

[4]GB/T 14977-2008. 热轧钢板表面质量的一般要求[S].

[5]徐恒雷.连续挤压应用过程中常见缺陷浅析与分析[J].有色金属加工，2010，39（4）：31～36.

[6]赵连明. SL1500 风力发电机组塔架与基础环原材料技术规范.1500.012.0002.01B，2010.