TOFD檢測技術在風電塔筒焊縫檢測中的應用

徐龍國/中國水利水電第四工程局有限公司

TOFD檢測技術在風電塔筒焊縫檢測中的應用

徐龍國/中國水利水電第四工程局有限公司

隨著現代科技的不斷發展，人們對能源保護的意識也在不斷的增強，尤其是不可再生能源。當電能被人們生活所必需的時候，用于發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力來進行發電。在風力發電中，風力發電塔筒是其中一個重要的部分，風力發電塔筒焊接的質量直接影響著風力發電的效果。因此，文章通過對風力發電塔筒的檢測技術TOFD進行檢測，了解該技術的運用特點，使得電能供應工作能夠順利的進行。

TOFD；風電塔筒；焊縫檢測；應用

前言

風力發電在實踐中的運用，不僅具有節能環保的作用，同時還能夠取之不盡用之不竭。為了風力發電能夠持續穩定的進行，保證居民用電的穩定性，需要做好風力發電設備的安全檢查工作。在風力發電設備中，風力發電塔筒是一個重要的組成部分，能夠影響風力發電塔筒質量的就是風力發電塔筒的焊接部位，焊接質量不好將直接影響著使用情況。因此，通過TOFD技術對風力發電塔筒焊接處進行質量檢測，確保電能運輸的正常進行。

一、風力發電塔概述

一般情況下，風力發電塔的類型多為圓形的鋼制結構的錐筒，在運行過程中，風力發電塔會在運行過程中承受著較大的機組和風載荷。為了盡可能的減少因為塔筒在焊接過程中出現了質量問題造成了整個發電機組出現事故。按照相關規定，總結出風力發電塔筒在焊接過程中主要按照以下標準進行設計，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渡處的位置進行環向焊縫，在門框和焊接筒體之間的過渡位置則一般采用聯系焊接的方式。在進行門框的焊接時，接縫要探戈按照相關的標準進行超聲波的檢測工作，只有在焊縫的質量在Ⅰ級時，定位合格；而在筒節和筒節與門框焊縫接頭的位置要采用X射線進行檢測，當焊縫的質量在Ⅱ級時確認為合格狀態。同時為了保證外觀的美觀，減少表面裂縫情況的出現，在對法蘭和筒體之間進行環向焊縫時要進行磁粉的檢驗工作，當附件連接板焊接焊縫的總數量的百分之二十進行相關的滲透檢測，焊縫的質量能夠保證在Ⅰ級的情況下定為合格。

現在選用某公司正在加工制作的風電場的2.0兆瓦的風電機組的風力發電塔筒，他的總高度達八十二米，塔筒主要是由四節塔體構成的，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七米。這個風力發電機組在每個基塔筒焊縫的總長度長達五佰三十三米，所以需要進行超聲波的檢測工作，而其中的六十二個焊接接頭是需要進行X射線的檢測工作的，過程中因為超聲波和射線的相關檢測技術存在有一定的局限性，所以檢測過程中可能會出現一些遺漏的沒有檢測到的部分，這個時候風力發電塔筒的焊縫的質量就得不到有效的保障，為了提高整個工程的質量就要選擇更為妥帖的辦法進行控制。

二、發電塔筒焊縫檢測中TOFD技術的可行性分析

TOFD技術最早是在二零零一年引入我國的，和X射線機和數字A型的脈沖反射超聲波探傷儀相比優勢較為明顯，不僅操作簡單，掃查的結果快且精準度極高，成本相對較低而且對工作人員是不會造成傷害的，檢測過程中節省出了大批的時間。在實踐過程中，人們已經開始深刻認識到TOFD技術的積極意義，開始投入了大量的資金進行研究，目前在有著大量焊縫檢測工作的風力發電筒塔的領域里有了較廣的應用。

（一）TOFD技術的定義分析

所謂的超聲TOFD檢測技術主要是借助超聲衍射時間插法而進行的無損檢驗方法，有效借助頻率、角度和尺寸相同的一堆縱波探頭進行有效探傷，體現了快速以及高效的特點，能夠最大限度的保障風力發電塔筒的焊縫的質量。

（二）試驗的具體方法

檢測過程中主要采用對比試驗的方法，主要的工具包括TOFD檢測儀、X射線機和數字A型的脈沖反射超聲波探傷儀，來更精確的對鋼板卷制的環焊接和縱焊接進行無損的檢測。三種不同的方法都有效檢測出了缺陷的數量，并且檢測出來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技術檢測出來的結果分析

從上圖可知，采用了TOFD的技術檢測出來的結果，和X射線機和數字A型的脈沖反射超聲波探傷儀相比優勢較為明顯，不僅可靠性高，而且能夠檢測出來的缺陷較多，漏檢和缺檢的概率大大降低。

TOFD的系統通過配置半自動的掃查裝置來確認缺陷和探頭所處的位置，信號經過一定的處理設置可以有效轉換為TOFD的圖像，一般情況先圖像顯示出來的信息量要遠遠大于超聲波掃面出來的信息量，而且在超聲波顯示出來的信息，一般屏幕上只能顯示一條超聲波的信號，但是TOFD的圖像能夠同一時間顯示出一條焊縫檢測的大量的信號數據。而且在顯示出來的波形這塊，采用TOFD的圖像能夠更方便快捷的識別出缺陷并進行分析總結工作的開展。

采用TOFD的超聲波檢驗工作，過程中對工作環境是沒有特殊的要求的，而且也不會對相關的檢測工作人員造成身體上的傷害的，所以在正常的工作環境下，是不需要增加額外的保護措施的；但是采用射線進行檢測的過程中，一定要按照國家的相關標準對于放射產生的危險進行嚴格的控制，現場也只能開展單工種的工作，盡可能的保證工作人員的安全。

三、超聲波的檢測工作

在組合焊接的過程中，因為焊接成型的問題，超聲波在檢測塔筒的過程中會不時遇到偽缺陷波，極易造成工作人員正常的工作出現偏差，比如說在進行固定邊緣的波形焊縫過程中，因為焊縫的余高過高，在焊縫和母材之間的過渡位置會有臺階狀，引發了反射波，塔筒的每節部位都是通過焊接而成的，焊接過程中，并不是每段的厚度都是一樣的，這就造成了如果拼接過程中遇到差別比較大的板的過程中，會出現嚴重的錯邊，造成波形的反射。另外如果焊縫的變形波發生了上面的情況的話，要在外側對塔筒進行觀察或者持續的拍打外表面，觀察最高波有沒有繼續調動，如果外觀有一定的波形跳動，這時要和深度位置進行結合考慮，確認其是否是缺陷波。

四、TOFD檢測技術在實踐中的運用和分析

基于風力發電的優勢，風力發電的運用在實踐中更受人們的關注。風力發電的運用緩解了我國的能源危機情況，同時也有助于我國生態環境的保護。風力發電能夠穩定持續的進行是保證我國民眾用電穩定的基本條件。TOFD檢測技術的運用為風力發電穩定安全的進行提供了技術支持。了解TOFD檢測技術在實踐應用中的實際情況進行了解，更好的掌握該項技術的運用。

（一）TOFD檢測技術實踐運用中的效果分析

TOFD檢測技術在實踐中的運用主要是在檢測風力發電設備上，檢測風力發電塔筒的焊接質量情況。除了這項技術能夠對風力發電設備進行檢測之外，還有UT檢測技術具有同樣的檢測功能。但是這兩種檢測技術，在針對同一個問題時，哪項更具有高效檢測性能是值得我們思考的問題。

在面對風力發電塔筒時，利用兩種技術對焊接處進行檢測。通過相關數據表明，其中TOFD技術檢測到的問題比較多，但是UT技術檢測的為題不夠全面。因此，在實踐運用中利用TOFD檢測技術對風力發電塔筒焊接處進行檢測是可取的。

除了UT檢測技術之外，還有一項可以用于風力發電塔筒質量檢測的技術就是RT檢測技術。為了明確兩項技術檢測效果，做了同樣一組實現比較。同樣是TOFD能夠檢測的問題點比較多，RT檢測技術能夠檢測到的問題點不夠全面。

（二）分析TOFD檢測技術耗費的時長

通過上述我們知道，在進行風力發電塔筒的質量檢測時，具有三種技術能夠使用，在考慮檢測效果的同時，還需要考慮一個問題就是檢測耗費的時常問題。TOFD在檢測運用中耗費的時間比較短。因此，在實踐運用中TOFD技術更加具有優勢。

（三）TOFD檢測技術的操作分析

在利用TOFD檢測技術進行風力發電塔筒的焊接位置檢測時，需要注意設備的運用原理的了解。TOFD檢測技術能夠發揮檢測技能的主要部分就是探頭，當探頭在契塊的作用下和風力發電塔筒想接觸之后，通過反射超聲波的和射線的作用對被監測物體進行檢測。該項技術檢測能夠有效的減少探頭部位的損害，減少了成本的支出。

TOFD檢測技術對風力發電塔筒進行檢測之后，所得到的數據可以通過數字的方式進行長期的保存。這樣既有助于檢測數據的保存，同時也能夠保證其安全性。

（四）TOFD檢測技術應用展望

TOFD檢測技術雖然在風力發電塔筒的檢測上具有一定的效果，但是就技術的運用來說，還具有一定的問題。首先是利用這項技術對塔筒進行橫向問題進行檢測時，檢測的效率比較低。檢測中還容易出現漏缺部位。因此需要不斷的研究改進。在利用TOFD檢測技術對風電塔筒進行質量檢測時，需要和其他檢測技術的聯合使用。例如A型脈沖反射超聲波技術，射線技術、磁粉檢測技術等。這種聯合使用有助于檢測技術之間的互補，使得檢測效果更好。

（五）TOFD檢測技術和射線檢測的相結合

TOFD檢測技術在對風力發電塔筒進行質量檢測時，存在這一些不足支出，有一些盲區沒有辦法實現有效的檢測，配合射線的使用能夠有效的避免盲區的出現。射線檢測最好是在塔筒的通體內部進行檢測。這樣在一些橫向距離的裂紋或者是其他的問題都能夠有效的檢測出來。射線檢測在塔筒的內部進行能夠有效的提高射線檢測的效率，能夠提高檢測結果的準確值。

在利用射線的聯合使用時，需要對射線的放射位置進行標注，標注一定需要嚴格按照標準來進行，不能夠隨意標注。這是為了能夠通過標注的距離來計算相應的數據結果。減少誤差的出現。

五、結束語

總而言之，風力發電的使用為社會可持續發展提供了保證。促進風力發電的穩定進行是保證居民生活質量的重要條件。隨著科技的發展，TOFD技術檢測技術的不斷提高，使得風力發電焊接部位檢測效果不斷提升。相關部門應該對此引起足夠的重視，通過TOFD技術在實踐中的不斷應用，總結技術經驗，促進該項技術的廣泛運用。

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