中國(guó)核技術(shù)網(wǎng)訊：風(fēng)電作為一種清潔能源，是各大發(fā)電集團(tuán)“十三五”規(guī)劃中能源結(jié)構(gòu)的重要組成部分，風(fēng)電設(shè)備的金屬監(jiān)督檢驗(yàn)在新的形勢(shì)下逐漸提上日程。基礎(chǔ)環(huán)是獨(dú)立風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)重要的預(yù)埋部件，承載著風(fēng)機(jī)塔筒及風(fēng)機(jī)等逾百噸的靜荷載以及運(yùn)行時(shí)的高強(qiáng)度風(fēng)動(dòng)疲勞荷載，是極容易發(fā)生破壞的薄弱環(huán)節(jié)。
基礎(chǔ)環(huán)的焊接質(zhì)量直接關(guān)系到風(fēng)機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，一旦出現(xiàn)焊縫質(zhì)量問(wèn)題將會(huì)形成極大的設(shè)備安全隱患，因此應(yīng)高度重視基礎(chǔ)環(huán)焊縫在服役過(guò)程中的金屬監(jiān)督檢驗(yàn)工作，如何提供高質(zhì)量的風(fēng)電設(shè)備金屬技術(shù)監(jiān)督服務(wù)也是值得思考的課題。國(guó)內(nèi)已經(jīng)有學(xué)者重視相關(guān)方面的研究[1]。本文介紹了風(fēng)電塔筒基礎(chǔ)環(huán)的金屬監(jiān)督檢驗(yàn)?zāi)Ｊ郊捌涮攸c(diǎn)，在某風(fēng)電場(chǎng)開展應(yīng)用工作并對(duì)應(yīng)用情況進(jìn)行了分析，為后續(xù)風(fēng)電設(shè)備金屬監(jiān)督檢驗(yàn)?zāi)Ｊ降耐晟铺峁┯幸饬x的參考。
1 金屬監(jiān)督檢驗(yàn)?zāi)Ｊ?/p>
金屬監(jiān)督通過(guò)對(duì)受監(jiān)部件的檢驗(yàn)和診斷，及時(shí)了解并掌握設(shè)備金屬部件的質(zhì)量狀況，防止機(jī)組設(shè)計(jì)、制造、安裝中出現(xiàn)的與金屬材料相關(guān)的問(wèn)題以及運(yùn)行過(guò)程中材料老化、性能下降等因素而引起的各類事故，從而減少機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)和時(shí)間，提高設(shè)備安全運(yùn)行的可靠性，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命[2]。
基礎(chǔ)環(huán)在焊接過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生各種各樣的焊接缺陷，焊接缺陷作為潛在的裂紋源，在運(yùn)行過(guò)程中受塔筒自身重力和疲勞載荷的作用存在萌生裂紋的可能，因此要對(duì)焊接缺陷進(jìn)行嚴(yán)格控制。基礎(chǔ)環(huán)的金屬監(jiān)督檢驗(yàn)主要采用以下幾種方法。
2.1 目視檢測(cè)
目視檢測(cè)，通常又叫做宏觀檢查，是僅指用人的眼睛或借助于某種目視輔助器材觀察、分析和評(píng)價(jià)被檢件狀況的一種無(wú)損檢測(cè)方法[3]。目視檢測(cè)是最原始也是最重要的一種方法，是采取其他檢測(cè)方法的先決條件。目視檢測(cè)方法依據(jù)標(biāo)準(zhǔn) NB /T 47013.7-2012《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè) 第7部分：目視檢測(cè)》。
2.2 磁粉檢測(cè)
磁粉檢測(cè)是利用材料磁學(xué)特性檢測(cè)工件中表面和近表面缺陷的方法。基礎(chǔ)環(huán)材料多采用低合金鋼，焊縫表面的起弧和收弧處是容易產(chǎn)生焊接裂紋的位置，焊縫熔合線區(qū)域在運(yùn)行過(guò)程中也可能萌生疲勞裂紋，對(duì)此類缺陷采用磁粉檢測(cè)是最有效的方法。磁粉檢測(cè)方法依據(jù)標(biāo)準(zhǔn) NB /T 47013.4-2015《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè) 第4部分：磁粉檢測(cè)》，檢測(cè)方法推薦選擇濕法、連續(xù)法、交叉磁軛法，基礎(chǔ)環(huán)焊縫合格級(jí)別為Ⅰ級(jí)。
2.3 超聲檢測(cè)
超聲檢測(cè)是利用超聲波的傳播特性，通過(guò)觀察超聲波在被檢材料或工件中發(fā)生的傳播變化，來(lái)判定被檢材料和工件的內(nèi)部和表面是否存在缺陷的一種方法。超聲檢測(cè)主要用來(lái)檢測(cè)焊縫的內(nèi)部缺陷，尤其是某些射線檢測(cè)不適用的場(chǎng)合。基礎(chǔ)環(huán)焊縫的超聲檢測(cè)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn) NB /T 47013.3-2015《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè) 第3部分：超聲檢測(cè)》，合格級(jí)別為Ⅰ級(jí)。
2.4 金相檢驗(yàn)與硬度測(cè)試
金相檢驗(yàn)是應(yīng)用金相學(xué)方法檢查金屬材料的宏觀和顯微組織的工作，是金屬材料試驗(yàn)研究的重要手段。硬度測(cè)試能反映出材料在化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)和處理工藝上的差異，是快速經(jīng)濟(jì)的試驗(yàn)方法。基礎(chǔ)環(huán)在焊接過(guò)程中可能產(chǎn)生的組織變化及異常可以通過(guò)金相檢驗(yàn)與硬度測(cè)試進(jìn)行分析，為壽命評(píng)估提供重要的論據(jù)支撐。
2.5 超聲波測(cè)厚
壁厚是一種重要的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)，超聲波測(cè)厚可以測(cè)量塔筒基礎(chǔ)環(huán)的厚度以及分層類缺陷，監(jiān)視基礎(chǔ)環(huán)的腐蝕減薄情況，是定期抽檢的一項(xiàng)重要工作。塔筒基礎(chǔ)環(huán)的金屬監(jiān)督檢驗(yàn)?zāi)Ｊ骄褪蔷C合采用多種檢驗(yàn)檢測(cè)方法對(duì)基礎(chǔ)環(huán)的缺陷及缺陷的擴(kuò)展進(jìn)行全方位的檢測(cè)和評(píng)判，提出相應(yīng)的技術(shù)措施，從而保證風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行。
2 基礎(chǔ)環(huán)的金屬監(jiān)督
筆者曾對(duì)某風(fēng)電場(chǎng) 24 臺(tái)風(fēng)機(jī)塔筒的基礎(chǔ)環(huán)焊縫進(jìn)行了金屬監(jiān)督檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)多臺(tái)塔筒基礎(chǔ)環(huán)焊縫存在不同程度的異常和缺陷，缺陷情況統(tǒng)計(jì)見表 1。
目視檢測(cè)主要觀察焊縫成形情況，檢查有無(wú)咬邊、成形不良等缺陷。圖1所示的2個(gè)Φ1mm孔洞位于焊縫上熔合線區(qū)域，孔深3mm，二者相距5mm，由焊接或補(bǔ)焊過(guò)程的未熔透引起。因兩孔距離過(guò)小，受巨大疲勞載荷作用存在擴(kuò)展成線造成焊縫開裂的可能，采取了打磨后補(bǔ)焊的處理措施。
磁粉檢測(cè)主要檢測(cè)焊縫及熱影響區(qū)的表面及近表面缺陷。常見的缺陷顯示由位于焊縫表面或熔合線的表面裂紋引起。焊縫表面裂紋多屬于埋弧焊時(shí)起弧收弧處的裂紋，一般深度不深，采取打磨消除并經(jīng)磁粉檢測(cè)合格即可。熔合線裂紋的成因是焊接原始缺陷引起應(yīng)力集中，在疲勞載荷的作用下誘發(fā)開裂，此類裂紋的危害性極大，應(yīng)慎重處理。
基礎(chǔ)環(huán)焊縫采用的焊接方法是埋弧自動(dòng)焊，一般情況下焊接質(zhì)量較好。超聲檢測(cè)時(shí)應(yīng)注意對(duì)層間缺陷的檢測(cè)以及聲程大于一次底波的偽缺陷波的判別。此次檢測(cè)共發(fā)現(xiàn) 6 條焊縫存在缺陷反射信號(hào)，以點(diǎn)狀反射體為主，指示長(zhǎng)度均小于10mm，回波動(dòng)態(tài)波形模式多為波形模式Ⅰ。值得注意的是，某塔筒基礎(chǔ)環(huán)焊縫的反射信號(hào)具有疑似坡口未熔合缺陷特征，因指示長(zhǎng)度與高度均較小，采取的處理措施是建議每半年進(jìn)行復(fù)查，監(jiān)視缺陷的擴(kuò)展情況，以后開展此類工作時(shí)應(yīng)予以重視。
金相檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)除兩塔筒外，共22條基礎(chǔ)環(huán)焊縫顯微組織呈現(xiàn)不同程度的魏氏傾向。其中，8 條塔筒基礎(chǔ)環(huán)焊縫為典型的魏氏組織，2 條基礎(chǔ)環(huán)焊縫存在淬硬組織，硬度為300 HB。魏氏組織及淬硬馬氏體組織的存在將大幅度降低焊縫的韌性，使得塔筒基礎(chǔ)環(huán)焊縫在承受高強(qiáng)度疲勞載荷的運(yùn)行過(guò)程中易于產(chǎn)生裂，對(duì)運(yùn)行構(gòu)成安全隱患。采取的處理措施是對(duì)存在典型魏氏組織的基礎(chǔ)環(huán)焊縫實(shí)施監(jiān)督運(yùn)行，加強(qiáng)定期檢驗(yàn)，縮短檢驗(yàn)周期，在有條件的情況下應(yīng)予以更換。
此次金屬監(jiān)督檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題具有一定的代表性，檢測(cè)模式比較完善且效率較高，采用的檢驗(yàn)檢測(cè)方法基本能覆蓋所關(guān)注的缺陷檢測(cè)要求，為以后開展基礎(chǔ)環(huán)及其他風(fēng)電設(shè)備的金屬監(jiān)督檢驗(yàn)提供了參考與借鑒意義。金屬監(jiān)督檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的設(shè)備異常或超標(biāo)缺陷在巨大疲勞載荷的特殊條件下嚴(yán)重危及風(fēng)機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，如不定期進(jìn)行檢驗(yàn)且采取有效措施，部件開裂失效等造成的風(fēng)險(xiǎn)將極大提高，應(yīng)引起風(fēng)電場(chǎng)足夠重視。
3 結(jié)論
本文介紹了風(fēng)電塔筒基礎(chǔ)環(huán)的金屬監(jiān)督檢驗(yàn)?zāi)Ｊ讲⑦M(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用。結(jié)果表明，以目視檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、超聲檢測(cè)、金相檢驗(yàn)與硬度測(cè)試為主的檢驗(yàn)?zāi)Ｊ奖容^完善，能夠較為全面的對(duì)基礎(chǔ)環(huán)的缺陷狀況進(jìn)行評(píng)估，效率較高，具有推廣價(jià)值，對(duì)開展其他風(fēng)機(jī)設(shè)備的金屬監(jiān)督檢驗(yàn)工作具有積極的參考和借鑒作用。高水平高質(zhì)量的金屬監(jiān)督技術(shù)服務(wù)能夠提前發(fā)現(xiàn)缺陷隱患，輔助風(fēng)電場(chǎng)采取相應(yīng)技術(shù)措施防止事故發(fā)生，保障風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行。
(中國(guó)核技術(shù)網(wǎng) 責(zé)任編輯：楊洋)
