崔厚路

（方圓電氣股份有限公司，山東菏澤274200）

TOFD檢測(cè)技術(shù)在風(fēng)電塔筒焊縫檢測(cè)中的應(yīng)用

崔厚路

（方圓電氣股份有限公司，山東菏澤274200）

將TOFD檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電塔筒焊縫檢測(cè)中，與現(xiàn)已成熟的A型脈沖反射超聲波檢測(cè)技術(shù)和射線檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，得到一種更高效、更符合風(fēng)力發(fā)電塔筒焊縫質(zhì)量要求的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，確保風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的安全運(yùn)行，提高了風(fēng)力發(fā)電的安全指數(shù)和經(jīng)濟(jì)效益。

TOFD；風(fēng)電塔筒；焊縫檢測(cè)；無(wú)損檢測(cè)

0 引言

風(fēng)力發(fā)電塔筒類(lèi)型多為圓形鋼制錐筒，風(fēng)力發(fā)電塔筒在運(yùn)行時(shí)承受較大的機(jī)組載荷及風(fēng)載荷。為避免因塔筒焊縫質(zhì)量問(wèn)題而造成風(fēng)力發(fā)電機(jī)組倒塔事故，風(fēng)力發(fā)電塔筒焊縫設(shè)計(jì)質(zhì)量要求為：對(duì)塔筒縱向焊縫、塔筒環(huán)向焊縫、塔筒法蘭和筒體過(guò)渡處的環(huán)向焊縫、門(mén)框和焊接筒體之間過(guò)渡處的連續(xù)焊縫、門(mén)框焊接焊縫應(yīng)按照J(rèn)B／T4730—2005《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行100%超聲波檢測(cè)，焊縫質(zhì)量為I級(jí)合格；對(duì)所有法蘭和筒節(jié)、筒節(jié)與筒節(jié)處和門(mén)框與筒體的T型焊縫接頭處應(yīng)根據(jù)JB／T4730—2005《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行X射線檢測(cè)，焊縫質(zhì)量為II級(jí)合格。為防止表面裂紋，還要對(duì)法蘭與筒體之間環(huán)向焊縫和門(mén)框和筒體之間連續(xù)焊縫進(jìn)行100%磁粉（MT）檢測(cè)，附件連接板焊接焊縫總數(shù)量20%進(jìn)行滲透（PT）檢測(cè)，焊縫質(zhì)量為I級(jí)合格。

方圓電氣股份有限公司正在加工制作的某風(fēng)電場(chǎng)2.0 MW風(fēng)電機(jī)組風(fēng)力發(fā)電塔筒，風(fēng)電機(jī)組塔筒總高度為82.38 m；塔筒由4節(jié)塔體組成，下段、中下段、中上段塔筒直徑均為4.3 m，上段塔筒直徑為3.7 m。該風(fēng)力發(fā)電機(jī)組每基塔筒焊縫總長(zhǎng)約533 m需進(jìn)行超聲波檢測(cè)，62個(gè)T型焊接接頭需進(jìn)行X射線檢測(cè)，但由于超聲波檢測(cè)和射線檢測(cè)技術(shù)各自所具有的局限性，可能會(huì)造成一些缺陷漏檢，使風(fēng)力發(fā)電塔筒焊縫質(zhì)量得不到有效的控制。

1 TOFD在風(fēng)電塔筒焊縫檢測(cè)可靠性試驗(yàn)

1.1 TOFD檢測(cè)技術(shù)

超聲TOFD檢測(cè)技術(shù)是一種超聲衍射時(shí)間差法的無(wú)損檢測(cè)方法，采用一對(duì)頻率、尺寸、角度相同的縱波探頭進(jìn)行探傷，具有高效、快速的特點(diǎn)［1］，能夠有效提高風(fēng)力發(fā)電塔筒的焊縫質(zhì)量。

1.2 試驗(yàn)內(nèi)容

對(duì)比試驗(yàn)采用數(shù)字A型脈沖反射超聲波探傷儀、X射線機(jī)和TOFD檢測(cè)儀，對(duì)鋼板卷制焊接的環(huán)焊縫、縱焊縫進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。3種不同檢測(cè)方法檢出缺陷數(shù)量如表1。

表1 檢出缺陷數(shù)量

1.3 TOFD檢測(cè)結(jié)果分析

由表1可以看出，TOFD檢測(cè)相對(duì)于手動(dòng)A型脈沖反射超聲波檢測(cè)（UT）和X射線檢測(cè)（RT）可靠性高，對(duì)缺陷的檢出率高，缺陷漏檢少。

TOFD系統(tǒng)配用半自動(dòng)掃查裝置確定缺陷與探頭的相對(duì)位置，信號(hào)通過(guò)處理可以轉(zhuǎn)換為T(mén)OFD圖像。圖像的信息量顯示比超聲波掃描顯示大得多，在超聲波顯示中，屏幕只能顯示一條超聲波信號(hào)，而TOFD圖像顯示的是一條焊縫檢測(cè)的大量超聲波信號(hào)的集合。與超聲波信號(hào)的波形顯示相比，包含豐富信息的TOFD圖像更有利于缺陷的識(shí)別和分析［2］。

TOFD利用超聲波進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)檢測(cè)時(shí)的工作環(huán)境沒(méi)有特殊的要求，對(duì)檢測(cè)人員沒(méi)有任何傷害［3］，所以在工作場(chǎng)合不需要特殊的安全保護(hù)措施；而射線檢測(cè)因其放射的危害性受到國(guó)家政策的嚴(yán)格控制，現(xiàn)場(chǎng)只能單工種作業(yè)［4］。

2 實(shí)際應(yīng)用及分析

2.1 TOFD法和UT法檢出缺陷數(shù)量比較

選用已制造完成的某風(fēng)電場(chǎng)2.0 MW風(fēng)電機(jī)組塔筒，分別用TOFD檢測(cè)儀和手動(dòng)數(shù)字A型脈沖反射超聲波探傷儀對(duì)焊縫進(jìn)行檢測(cè)，兩種檢測(cè)技術(shù)檢出的缺陷數(shù)量如表2。

表2 塔筒焊縫缺陷檢出數(shù)量

由表2可知，利用TOFD法比手動(dòng)數(shù)字A型脈沖反射超聲波檢測(cè)出的缺陷多，而且在利用TOFD法檢出的35個(gè)缺陷中有5個(gè)被判定為不合格缺陷，手動(dòng)數(shù)字A型脈沖反射超聲波檢測(cè)出的29個(gè)缺陷中只有4個(gè)被判定為不合格缺陷。

2.2 TOFD法和RT法檢出缺陷數(shù)量比較

根據(jù)某風(fēng)電場(chǎng)2.0 MW風(fēng)電機(jī)組塔筒加工技術(shù)協(xié)議，對(duì)已被超聲波檢測(cè)過(guò)的塔筒所有T型焊縫接頭進(jìn)行X射線檢測(cè)。在62個(gè)T型焊縫接頭中X射線與TOFD分別檢出的缺陷數(shù)量見(jiàn)表3。

表3 塔筒62個(gè)T型焊接接頭缺陷檢出數(shù)量

在表3中，利用TOFD檢出的14個(gè)缺陷中有4個(gè)被判定為不合格缺陷，而X射線檢測(cè)只有3個(gè)被判定為不合格缺陷。

2.3 檢測(cè)用時(shí)比較

TOFD、手動(dòng)數(shù)字A型脈沖反射超聲波和X射線對(duì)某風(fēng)電場(chǎng)2.0 MW風(fēng)電機(jī)組的一基塔筒焊縫檢測(cè)所用時(shí)間如表4。

2.4 應(yīng)用分析

由表2、表3可知，與利用手動(dòng)A型脈沖反射超聲波和射線檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電塔筒焊縫相比，利用TOFD檢測(cè)風(fēng)電塔筒焊縫不但可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，還發(fā)現(xiàn)了前兩者未能檢出的缺陷，并且可以對(duì)缺陷進(jìn)行更加全面的分析，更有效消除安全隱患。

表4 塔筒焊縫檢測(cè)所用時(shí)間min

利用TOFD檢測(cè)風(fēng)電塔筒焊縫時(shí)只需做線性掃查，無(wú)需做鋸齒形掃查就可以對(duì)焊縫完成檢測(cè)，由表4可知其檢測(cè)速度是手動(dòng)A型脈沖反射超聲波的2倍左右。

利用TOFD檢測(cè)時(shí)，探頭是通過(guò)契塊與工件接觸，減少了探頭的磨損，與手動(dòng)A型脈沖反射超聲波和射線檢測(cè)相比，沒(méi)有其他耗材，檢測(cè)成本相對(duì)較低。

在檢測(cè)資料方面，TOFD檢測(cè)技術(shù)可以用數(shù)字型式永久保存，能保證檢測(cè)資料的安全，彌補(bǔ)了手動(dòng)A型脈沖反射超聲波檢測(cè)技術(shù)的不足。

在風(fēng)力發(fā)電塔筒焊縫檢測(cè)中全部利用TOFD檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)還存在一些技術(shù)性難題，如TOFD對(duì)焊縫中的橫向缺陷檢出率低，在焊縫的表面及底部有一定的盲區(qū)［5］；TOFD檢測(cè)塔筒法蘭和筒體過(guò)渡處的環(huán)向焊縫及門(mén)框和焊接筒體之間過(guò)渡處的連續(xù)焊縫時(shí)，在法蘭側(cè)和門(mén)框側(cè)無(wú)法放置探頭等。因此還需用手動(dòng)A型脈沖反射超聲波、射線檢測(cè)、磁粉檢測(cè)及其他檢測(cè)方法進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)充檢測(cè)。

3 結(jié)語(yǔ)

TOFD技術(shù)于2001年被引入我國(guó)，與手動(dòng)A型脈沖反射超聲波和射線檢測(cè)相比，TOFD檢測(cè)技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單、掃查速度快、對(duì)操作人員沒(méi)有任何傷害、成本低、缺陷檢出能力強(qiáng)、缺陷定位精度高、節(jié)省大量的檢測(cè)時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)。

隨著TOFD檢測(cè)技術(shù)實(shí)際檢測(cè)工作經(jīng)驗(yàn)的積累和技術(shù)難題上的攻關(guān)與研究，TOFD檢測(cè)技術(shù)將會(huì)在具有大量焊縫檢測(cè)工作的風(fēng)力發(fā)電塔筒的制造行業(yè)和在役檢測(cè)領(lǐng)域，得到廣泛的應(yīng)用。

［1］伊新.TOFD檢測(cè)技術(shù)基本原理及其應(yīng)用探討［J］.石油化工應(yīng)用，2008，27（3）：29-31.

［2］湯志偉.數(shù)據(jù)分析在TOFD檢測(cè)中的實(shí)際應(yīng)用［J］.無(wú)損探傷，2008，32（4）：43-45.

［3］強(qiáng)天鵬.衍射時(shí)差法（TOFD）超聲波檢測(cè)技術(shù)［M］.北京：中國(guó)特種設(shè)備檢驗(yàn)協(xié)會(huì)出版社，2009.

［4］林光輝，關(guān)磊，黃偉，等.TOFD與RT的對(duì)比檢測(cè)研究及分析［J］.水力發(fā)電，2012，38（9）：83-85.

［5］楊雙羊，賈劉仁，郭浩霖，等.衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)盲區(qū)研究［J］.無(wú)損探傷，2013，37（3）：42-43.

Application of TOFD Detection Technology on Wind Power Tower Drum Weld Detection

CUI Houlu
（Fangyuan Electric Co.，Ltd，Heze 274200，China）

We analyze the application of TOFD detection technology in weld detection of wind tower drum.Compared with the proven A-type pulse-reflection ultrasonic detection technology and radiographic detecting technology，TOFD detection technology is found to be more suitable，more effective to meet the requirement of wind power tower drum weld quality，and ensures safe operation of wind power generation equipment and improves safety index and economic performance of wind power.

TOFD；wind power tower drum；weld detection；NDT

TG441.7

B

1007－9904（2015）06－0075－03

2015-02-20

崔厚路（1988），男，主要從事無(wú)損檢測(cè)技術(shù)及管理工作。