徐龍國(guó)/中國(guó)水利水電第四工程局有限公司

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

徐龍國(guó)/中國(guó)水利水電第四工程局有限公司

隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，人們對(duì)能源保護(hù)的意識(shí)也在不斷的增強(qiáng)，尤其是不可再生能源。當(dāng)電能被人們生活所必需的時(shí)候，用于發(fā)電的資源就在不斷的減少，這些不可再生資源的不斷減少使得人們想到了利用風(fēng)力來(lái)進(jìn)行發(fā)電。在風(fēng)力發(fā)電中，風(fēng)力發(fā)電塔筒是其中一個(gè)重要的部分，風(fēng)力發(fā)電塔筒焊接的質(zhì)量直接影響著風(fēng)力發(fā)電的效果。因此，文章通過(guò)對(duì)風(fēng)力發(fā)電塔筒的檢測(cè)技術(shù)TOFD進(jìn)行檢測(cè)，了解該技術(shù)的運(yùn)用特點(diǎn)，使得電能供應(yīng)工作能夠順利的進(jìn)行。

TOFD；風(fēng)電塔筒；焊縫檢測(cè)；應(yīng)用

前言

風(fēng)力發(fā)電在實(shí)踐中的運(yùn)用，不僅具有節(jié)能環(huán)保的作用，同時(shí)還能夠取之不盡用之不竭。為了風(fēng)力發(fā)電能夠持續(xù)穩(wěn)定的進(jìn)行，保證居民用電的穩(wěn)定性，需要做好風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的安全檢查工作。在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中，風(fēng)力發(fā)電塔筒是一個(gè)重要的組成部分，能夠影響風(fēng)力發(fā)電塔筒質(zhì)量的就是風(fēng)力發(fā)電塔筒的焊接部位，焊接質(zhì)量不好將直接影響著使用情況。因此，通過(guò)TOFD技術(shù)對(duì)風(fēng)力發(fā)電塔筒焊接處進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，確保電能運(yùn)輸?shù)恼＿M(jìn)行。

一、風(fēng)力發(fā)電塔概述

一般情況下，風(fēng)力發(fā)電塔的類型多為圓形的鋼制結(jié)構(gòu)的錐筒，在運(yùn)行過(guò)程中，風(fēng)力發(fā)電塔會(huì)在運(yùn)行過(guò)程中承受著較大的機(jī)組和風(fēng)載荷。為了盡可能的減少因?yàn)樗苍诤附舆^(guò)程中出現(xiàn)了質(zhì)量問(wèn)題造成了整個(gè)發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)事故。按照相關(guān)規(guī)定，總結(jié)出風(fēng)力發(fā)電塔筒在焊接過(guò)程中主要按照以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體為：縱向焊縫塔筒，橫向焊縫塔筒，在塔筒的法蘭和塔體的過(guò)渡處的位置進(jìn)行環(huán)向焊縫，在門(mén)框和焊接筒體之間的過(guò)渡位置則一般采用聯(lián)系焊接的方式。在進(jìn)行門(mén)框的焊接時(shí)，接縫要探戈按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行超聲波的檢測(cè)工作，只有在焊縫的質(zhì)量在Ⅰ級(jí)時(shí)，定位合格；而在筒節(jié)和筒節(jié)與門(mén)框焊縫接頭的位置要采用X射線進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)焊縫的質(zhì)量在Ⅱ級(jí)時(shí)確認(rèn)為合格狀態(tài)。同時(shí)為了保證外觀的美觀，減少表面裂縫情況的出現(xiàn)，在對(duì)法蘭和筒體之間進(jìn)行環(huán)向焊縫時(shí)要進(jìn)行磁粉的檢驗(yàn)工作，當(dāng)附件連接板焊接焊縫的總數(shù)量的百分之二十進(jìn)行相關(guān)的滲透檢測(cè)，焊縫的質(zhì)量能夠保證在Ⅰ級(jí)的情況下定為合格。

現(xiàn)在選用某公司正在加工制作的風(fēng)電場(chǎng)的2.0兆瓦的風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)力發(fā)電塔筒，他的總高度達(dá)八十二米，塔筒主要是由四節(jié)塔體構(gòu)成的，其中中上、下段和中下段直徑都在四米左右，上段的直徑是在三點(diǎn)七米。這個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在每個(gè)基塔筒焊縫的總長(zhǎng)度長(zhǎng)達(dá)五佰三十三米，所以需要進(jìn)行超聲波的檢測(cè)工作，而其中的六十二個(gè)焊接接頭是需要進(jìn)行X射線的檢測(cè)工作的，過(guò)程中因?yàn)槌暡ê蜕渚€的相關(guān)檢測(cè)技術(shù)存在有一定的局限性，所以檢測(cè)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)一些遺漏的沒(méi)有檢測(cè)到的部分，這個(gè)時(shí)候風(fēng)力發(fā)電塔筒的焊縫的質(zhì)量就得不到有效的保障，為了提高整個(gè)工程的質(zhì)量就要選擇更為妥帖的辦法進(jìn)行控制。

二、發(fā)電塔筒焊縫檢測(cè)中TOFD技術(shù)的可行性分析

TOFD技術(shù)最早是在二零零一年引入我國(guó)的，和X射線機(jī)和數(shù)字A型的脈沖反射超聲波探傷儀相比優(yōu)勢(shì)較為明顯，不僅操作簡(jiǎn)單，掃查的結(jié)果快且精準(zhǔn)度極高，成本相對(duì)較低而且對(duì)工作人員是不會(huì)造成傷害的，檢測(cè)過(guò)程中節(jié)省出了大批的時(shí)間。在實(shí)踐過(guò)程中，人們已經(jīng)開(kāi)始深刻認(rèn)識(shí)到TOFD技術(shù)的積極意義，開(kāi)始投入了大量的資金進(jìn)行研究，目前在有著大量焊縫檢測(cè)工作的風(fēng)力發(fā)電筒塔的領(lǐng)域里有了較廣的應(yīng)用。

（一）TOFD技術(shù)的定義分析

所謂的超聲TOFD檢測(cè)技術(shù)主要是借助超聲衍射時(shí)間插法而進(jìn)行的無(wú)損檢驗(yàn)方法，有效借助頻率、角度和尺寸相同的一堆縱波探頭進(jìn)行有效探傷，體現(xiàn)了快速以及高效的特點(diǎn)，能夠最大限度的保障風(fēng)力發(fā)電塔筒的焊縫的質(zhì)量。

（二）試驗(yàn)的具體方法

檢測(cè)過(guò)程中主要采用對(duì)比試驗(yàn)的方法，主要的工具包括TOFD檢測(cè)儀、X射線機(jī)和數(shù)字A型的脈沖反射超聲波探傷儀，來(lái)更精確的對(duì)鋼板卷制的環(huán)焊接和縱焊接進(jìn)行無(wú)損的檢測(cè)。三種不同的方法都有效檢測(cè)出了缺陷的數(shù)量，并且檢測(cè)出來(lái)的缺陷有著一定的差異，具體如下表所示：

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（三）采用TOFD技術(shù)檢測(cè)出來(lái)的結(jié)果分析

從上圖可知，采用了TOFD的技術(shù)檢測(cè)出來(lái)的結(jié)果，和X射線機(jī)和數(shù)字A型的脈沖反射超聲波探傷儀相比優(yōu)勢(shì)較為明顯，不僅可靠性高，而且能夠檢測(cè)出來(lái)的缺陷較多，漏檢和缺檢的概率大大降低。

TOFD的系統(tǒng)通過(guò)配置半自動(dòng)的掃查裝置來(lái)確認(rèn)缺陷和探頭所處的位置，信號(hào)經(jīng)過(guò)一定的處理設(shè)置可以有效轉(zhuǎn)換為T(mén)OFD的圖像，一般情況先圖像顯示出來(lái)的信息量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于超聲波掃面出來(lái)的信息量，而且在超聲波顯示出來(lái)的信息，一般屏幕上只能顯示一條超聲波的信號(hào)，但是TOFD的圖像能夠同一時(shí)間顯示出一條焊縫檢測(cè)的大量的信號(hào)數(shù)據(jù)。而且在顯示出來(lái)的波形這塊，采用TOFD的圖像能夠更方便快捷的識(shí)別出缺陷并進(jìn)行分析總結(jié)工作的開(kāi)展。

采用TOFD的超聲波檢驗(yàn)工作，過(guò)程中對(duì)工作環(huán)境是沒(méi)有特殊的要求的，而且也不會(huì)對(duì)相關(guān)的檢測(cè)工作人員造成身體上的傷害的，所以在正常的工作環(huán)境下，是不需要增加額外的保護(hù)措施的；但是采用射線進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中，一定要按照國(guó)家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于放射產(chǎn)生的危險(xiǎn)進(jìn)行嚴(yán)格的控制，現(xiàn)場(chǎng)也只能開(kāi)展單工種的工作，盡可能的保證工作人員的安全。

三、超聲波的檢測(cè)工作

在組合焊接的過(guò)程中，因?yàn)楹附映尚偷膯?wèn)題，超聲波在檢測(cè)塔筒的過(guò)程中會(huì)不時(shí)遇到偽缺陷波，極易造成工作人員正常的工作出現(xiàn)偏差，比如說(shuō)在進(jìn)行固定邊緣的波形焊縫過(guò)程中，因?yàn)楹缚p的余高過(guò)高，在焊縫和母材之間的過(guò)渡位置會(huì)有臺(tái)階狀，引發(fā)了反射波，塔筒的每節(jié)部位都是通過(guò)焊接而成的，焊接過(guò)程中，并不是每段的厚度都是一樣的，這就造成了如果拼接過(guò)程中遇到差別比較大的板的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的錯(cuò)邊，造成波形的反射。另外如果焊縫的變形波發(fā)生了上面的情況的話，要在外側(cè)對(duì)塔筒進(jìn)行觀察或者持續(xù)的拍打外表面，觀察最高波有沒(méi)有繼續(xù)調(diào)動(dòng)，如果外觀有一定的波形跳動(dòng)，這時(shí)要和深度位置進(jìn)行結(jié)合考慮，確認(rèn)其是否是缺陷波。

四、TOFD檢測(cè)技術(shù)在實(shí)踐中的運(yùn)用和分析

基于風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)勢(shì)，風(fēng)力發(fā)電的運(yùn)用在實(shí)踐中更受人們的關(guān)注。風(fēng)力發(fā)電的運(yùn)用緩解了我國(guó)的能源危機(jī)情況，同時(shí)也有助于我國(guó)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。風(fēng)力發(fā)電能夠穩(wěn)定持續(xù)的進(jìn)行是保證我國(guó)民眾用電穩(wěn)定的基本條件。TOFD檢測(cè)技術(shù)的運(yùn)用為風(fēng)力發(fā)電穩(wěn)定安全的進(jìn)行提供了技術(shù)支持。了解TOFD檢測(cè)技術(shù)在實(shí)踐應(yīng)用中的實(shí)際情況進(jìn)行了解，更好的掌握該項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)用。

（一）TOFD檢測(cè)技術(shù)實(shí)踐運(yùn)用中的效果分析

TOFD檢測(cè)技術(shù)在實(shí)踐中的運(yùn)用主要是在檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備上，檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電塔筒的焊接質(zhì)量情況。除了這項(xiàng)技術(shù)能夠?qū)︼L(fēng)力發(fā)電設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)之外，還有UT檢測(cè)技術(shù)具有同樣的檢測(cè)功能。但是這兩種檢測(cè)技術(shù)，在針對(duì)同一個(gè)問(wèn)題時(shí)，哪項(xiàng)更具有高效檢測(cè)性能是值得我們思考的問(wèn)題。

在面對(duì)風(fēng)力發(fā)電塔筒時(shí)，利用兩種技術(shù)對(duì)焊接處進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)表明，其中TOFD技術(shù)檢測(cè)到的問(wèn)題比較多，但是UT技術(shù)檢測(cè)的為題不夠全面。因此，在實(shí)踐運(yùn)用中利用TOFD檢測(cè)技術(shù)對(duì)風(fēng)力發(fā)電塔筒焊接處進(jìn)行檢測(cè)是可取的。

除了UT檢測(cè)技術(shù)之外，還有一項(xiàng)可以用于風(fēng)力發(fā)電塔筒質(zhì)量檢測(cè)的技術(shù)就是RT檢測(cè)技術(shù)。為了明確兩項(xiàng)技術(shù)檢測(cè)效果，做了同樣一組實(shí)現(xiàn)比較。同樣是TOFD能夠檢測(cè)的問(wèn)題點(diǎn)比較多，RT檢測(cè)技術(shù)能夠檢測(cè)到的問(wèn)題點(diǎn)不夠全面。

（二）分析TOFD檢測(cè)技術(shù)耗費(fèi)的時(shí)長(zhǎng)

通過(guò)上述我們知道，在進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電塔筒的質(zhì)量檢測(cè)時(shí)，具有三種技術(shù)能夠使用，在考慮檢測(cè)效果的同時(shí)，還需要考慮一個(gè)問(wèn)題就是檢測(cè)耗費(fèi)的時(shí)常問(wèn)題。TOFD在檢測(cè)運(yùn)用中耗費(fèi)的時(shí)間比較短。因此，在實(shí)踐運(yùn)用中TOFD技術(shù)更加具有優(yōu)勢(shì)。

（三）TOFD檢測(cè)技術(shù)的操作分析

在利用TOFD檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電塔筒的焊接位置檢測(cè)時(shí)，需要注意設(shè)備的運(yùn)用原理的了解。TOFD檢測(cè)技術(shù)能夠發(fā)揮檢測(cè)技能的主要部分就是探頭，當(dāng)探頭在契塊的作用下和風(fēng)力發(fā)電塔筒想接觸之后，通過(guò)反射超聲波的和射線的作用對(duì)被監(jiān)測(cè)物體進(jìn)行檢測(cè)。該項(xiàng)技術(shù)檢測(cè)能夠有效的減少探頭部位的損害，減少了成本的支出。

TOFD檢測(cè)技術(shù)對(duì)風(fēng)力發(fā)電塔筒進(jìn)行檢測(cè)之后，所得到的數(shù)據(jù)可以通過(guò)數(shù)字的方式進(jìn)行長(zhǎng)期的保存。這樣既有助于檢測(cè)數(shù)據(jù)的保存，同時(shí)也能夠保證其安全性。

（四）TOFD檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用展望

TOFD檢測(cè)技術(shù)雖然在風(fēng)力發(fā)電塔筒的檢測(cè)上具有一定的效果，但是就技術(shù)的運(yùn)用來(lái)說(shuō)，還具有一定的問(wèn)題。首先是利用這項(xiàng)技術(shù)對(duì)塔筒進(jìn)行橫向問(wèn)題進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)的效率比較低。檢測(cè)中還容易出現(xiàn)漏缺部位。因此需要不斷的研究改進(jìn)。在利用TOFD檢測(cè)技術(shù)對(duì)風(fēng)電塔筒進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)時(shí)，需要和其他檢測(cè)技術(shù)的聯(lián)合使用。例如A型脈沖反射超聲波技術(shù)，射線技術(shù)、磁粉檢測(cè)技術(shù)等。這種聯(lián)合使用有助于檢測(cè)技術(shù)之間的互補(bǔ)，使得檢測(cè)效果更好。

（五）TOFD檢測(cè)技術(shù)和射線檢測(cè)的相結(jié)合

TOFD檢測(cè)技術(shù)在對(duì)風(fēng)力發(fā)電塔筒進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)時(shí)，存在這一些不足支出，有一些盲區(qū)沒(méi)有辦法實(shí)現(xiàn)有效的檢測(cè)，配合射線的使用能夠有效的避免盲區(qū)的出現(xiàn)。射線檢測(cè)最好是在塔筒的通體內(nèi)部進(jìn)行檢測(cè)。這樣在一些橫向距離的裂紋或者是其他的問(wèn)題都能夠有效的檢測(cè)出來(lái)。射線檢測(cè)在塔筒的內(nèi)部進(jìn)行能夠有效的提高射線檢測(cè)的效率，能夠提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確值。

在利用射線的聯(lián)合使用時(shí)，需要對(duì)射線的放射位置進(jìn)行標(biāo)注，標(biāo)注一定需要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行，不能夠隨意標(biāo)注。這是為了能夠通過(guò)標(biāo)注的距離來(lái)計(jì)算相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)果。減少誤差的出現(xiàn)。

五、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，風(fēng)力發(fā)電的使用為社會(huì)可持續(xù)發(fā)展提供了保證。促進(jìn)風(fēng)力發(fā)電的穩(wěn)定進(jìn)行是保證居民生活質(zhì)量的重要條件。隨著科技的發(fā)展，TOFD技術(shù)檢測(cè)技術(shù)的不斷提高，使得風(fēng)力發(fā)電焊接部位檢測(cè)效果不斷提升。相關(guān)部門(mén)應(yīng)該對(duì)此引起足夠的重視，通過(guò)TOFD技術(shù)在實(shí)踐中的不斷應(yīng)用，總結(jié)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)該項(xiàng)技術(shù)的廣泛運(yùn)用。

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