在風(fēng)力發(fā)電機組整個運行生命周期內(nèi)，塔架作為其主要的承重部件，長期受到機組交變載荷的作用。而連接機組各部件的螺栓和塔架焊縫是否具備優(yōu)良的抗疲勞性能，是防止塔架或機組出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p傷，甚至倒塔事故的有力保障。

機組運行過程中，焊縫和螺栓所處的工作環(huán)境較為惡劣，受力復(fù)雜，隨著使用年限的增加，極易出現(xiàn)松動及裂紋缺陷，當(dāng)這些缺陷發(fā)展一定程度時,會嚴(yán)重影響機組的運行?？紤]到焊縫和螺栓連接可靠性直接影響到整個機組的可靠性和使用壽命，因此有必要對焊縫和螺栓缺陷進行定期檢測，提早發(fā)現(xiàn)裂紋缺陷,以便及時更換和維護,把隱患扼殺在搖籃中。

與此同時，我國早期安裝的風(fēng)力發(fā)電機組壽命陸續(xù)到期，需對其當(dāng)前以及延壽期間的結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)進行評估。作為重要的承載結(jié)構(gòu)，塔架焊縫和機組螺栓的健康狀態(tài)也是機組延壽評估過程的重要一環(huán)。對此，鑒衡認(rèn)證中心在其發(fā)布的CGC/GF 149:2020《風(fēng)力發(fā)電機組延壽技術(shù)規(guī)范》中，對塔架焊縫和機組連接螺栓的延壽檢查提出了相關(guān)要求。

1 常見無損檢測方法

目前風(fēng)電行業(yè)針對在役機組塔架焊縫和機組螺栓的常用無損檢測方法有：

1）磁粉探傷

通過磁粉在缺陷附近漏磁場中的堆積以檢測鐵磁性材料表面或近表面處缺陷的一種無損檢測方法。將鋼鐵等磁性材料制作的工件予以磁化，利用其缺陷部位的漏磁能吸附磁粉的特征，依磁粉分布顯示被探測物件表面缺陷和近表面缺陷的探傷方法。

2）超聲波探傷

聲源產(chǎn)生超聲波，采用一定方式進入工件。在工件中傳播并與工件材質(zhì)以及工件中缺陷相互作用，使傳播方向或特征發(fā)生改變 。改變后的超聲波通過檢測設(shè)備被接收，對其進行處理和分析。根據(jù)接收超聲波的特征，評估工件本身及其內(nèi)部是否存在缺陷及缺陷的特征。

3）超聲波相控陣

該方法和常規(guī)超聲波檢測的原理相似，都是基于脈沖反射的原理。相對于常規(guī)超聲波探傷，其優(yōu)勢在于：

相控陣超聲通過對探頭依次激發(fā)使超聲波發(fā)生偏轉(zhuǎn)，按照一定角度進行掃查，掃查焊縫時，相控陣無需鋸齒掃查，只要沿著焊縫挪動探頭即可，掃查鍛件時，掃查范圍更廣,檢測效率比常規(guī)掃查效率更高。同時不易對工件造成漏檢，提高檢測準(zhǔn)確性和可靠性。

相控陣超聲通過探頭依次激發(fā)可以產(chǎn)生超聲聚焦，而常規(guī)超聲波一般沒有（除了聚焦探頭外），因此能克服超聲近場區(qū)對工件檢測帶來干擾，使相控陣探頭可以對較薄工件進行有效檢測。

相控陣檢測同時擁有B掃、S掃和C掃描，使缺陷顯示直觀、清晰，根據(jù)B掃、S掃和C掃描顏色不同判斷工件缺陷，易于對工件內(nèi)部缺陷當(dāng)量進行評定。而常規(guī)超聲波只能通過波形高低來分辨缺陷當(dāng)量。

2 塔架焊縫無損探傷

2.1磁粉探傷方案

2.1.1檢驗等級

2.1.2檢測關(guān)鍵點

1）使用觸頭法局部磁化工件時，點擊間距應(yīng)控制在75mm～200mm之間，其檢測有效寬度為觸頭中心線兩側(cè)各1/4極距。

2）檢測時通電時間不應(yīng)太長，電極與工件之間應(yīng)保持良好的接觸，以免工件。

3）兩次磁化區(qū)域間應(yīng)有不小于10%的磁化重疊。

4）工件被檢區(qū)表面及其相鄰至少25mm范圍內(nèi)應(yīng)干燥，并不得有油脂、污垢、鐵銹、氧化皮、纖維屑、焊劑、焊接飛濺或其他粘附磁粉的物質(zhì)；表面的不規(guī)則狀態(tài)不得影響檢測結(jié)果的正確性和完整性，否則應(yīng)做適當(dāng)?shù)男蘩?，修理后的被檢工件表面粗糙度Ra≤25μm。

5)被檢工件表并面有非磁性涂層時，如果夠保證涂層厚度不超過0.05mm，并經(jīng)檢測單位（或機構(gòu)）技術(shù)負(fù)責(zé)人同意和標(biāo)準(zhǔn)試片驗證不影響磁痕顯示后可帶涂層進行磁粉檢測，并歸檔保存驗證資料。

2.2超聲探傷方案

2.2.2檢驗等級

根據(jù)質(zhì)量要求焊縫超聲檢驗等級分為A、B、C三級，檢驗的完善程度A級，B級一般，C級，檢驗工作的難度系數(shù)按A、B、C順序逐級增高。應(yīng)按照工件的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、焊接方法，使用條件及承受載荷的不同，合理地選用檢驗級別。檢驗等級應(yīng)按產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范和有關(guān)規(guī)定選擇或經(jīng)合同雙方協(xié)商選定。

2.2.3檢測關(guān)鍵點

a) 探頭移動區(qū)應(yīng)清除油垢及其它外部雜質(zhì)，探傷表面應(yīng)平整光滑，便于探頭的自由掃查，其表面粗糙度不應(yīng)超過6.3μm，必要時應(yīng)進行打磨，超聲波探傷檢驗應(yīng)在焊縫及探傷表面經(jīng)外觀檢查合格且滿足以上要求后進行；

b) 檢驗前，探傷工程師應(yīng)了解被檢工件的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、厚度、焊接方法、焊縫種類、坡口形式及焊縫余高等情況；

c) 探傷靈敏度應(yīng)不低于評定線靈敏度；

d) 掃查速度不應(yīng)大于150mm/s，相鄰兩次探頭移動間隔保證至少有探頭寬度10%的重疊；

3 螺栓無損探傷

高強螺栓是一種不帶孔的剛性螺栓，裂紋波形特點是波形清晰、陡直、尖銳，部位一般在結(jié)合面附近1~2道螺紋處；對于較大的裂紋，底波明顯減弱甚至消失，緊靠裂紋波之后的螺紋將由于裂紋的遮擋而消失或減弱。

3.1常規(guī)超聲探傷方案檢測關(guān)鍵點

a) 需清除高強螺栓兩側(cè)端面的油垢及其它外部雜質(zhì)。檢驗表面應(yīng)打磨，其表面粗糙度應(yīng)不大于6.3μm。

b) 檢驗前，探傷工程師應(yīng)了解被檢工件的材質(zhì)、高度等情況，先進行宏觀檢查合格。

c) 螺栓的檢驗區(qū)域應(yīng)覆蓋螺栓的全體積，并關(guān)注應(yīng)力集中部位，例如接合面附近一至三道螺紋根部、退刀槽附近（b區(qū)）及兩區(qū)之間受力較大區(qū)域（c區(qū)）。

3.2相控陣超聲探傷方案

超聲相控陣常用的有線性掃查和扇形掃查，有效克服了材料內(nèi)部缺陷取向?qū)z測結(jié)果的影響。

4檢測周期及比例

依據(jù)通用標(biāo)準(zhǔn)，焊縫和螺栓抽檢比例可參考GB/T2828-2012《計數(shù)抽樣檢驗程序》中的一般Ⅱ類。同時GBT 20319-2017《風(fēng)力發(fā)電機組 驗收規(guī)范》中的規(guī)定了螺栓預(yù)緊力抽檢比例為10%，可供參考使用。

建議檢測周期為每年檢測，如發(fā)現(xiàn)損傷螺栓，宜對其周邊螺栓提高檢測頻次。

5總結(jié)

隨著風(fēng)電機組運行年限的增長，作為承載結(jié)構(gòu)的螺栓和塔筒焊縫疲勞損傷風(fēng)險日益提高。同時我國早期安裝運行的機組即將進入設(shè)計壽命晚期，需要進行延壽評估以確定其是否可以繼續(xù)使用，因此對螺栓和塔筒焊縫進行無損檢測便顯得尤為重要。

由于目前風(fēng)電行業(yè)的無損檢測多借用其它行業(yè)的檢測標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，因此通過廣泛的檢測實踐，提出一套適合于風(fēng)電行業(yè)的無損檢測要求和標(biāo)準(zhǔn)勢在必行。

在《風(fēng)力發(fā)電機組延壽技術(shù)規(guī)范》發(fā)布之后，鑒衡對風(fēng)力發(fā)電機組基礎(chǔ)運行疲勞損傷與檢測、葉片檢查等模塊討論了專題技術(shù)要求，后續(xù)我們還將針對：延壽的檢查、外部條件的分析、運行狀態(tài)的分析、模型建立方法、壽命計算方法、延壽與技改等展開討論。