風力發電機塔架用鋼板常見質量問題及控制措施

蔣國祥 趙曉龍 馬永偉

摘要：隨著風電行業的大力發展，風力發電機組塔架的制造技術得到了空前的提升和進步。近年來，隨著技術的進一步提高，重量輕、性能高的低成本塔架代替重量大、性能低的高成本塔架已成為一種發展趨勢。鋼板作為塔架的主要組成部分，其質量的好壞直接決定著塔架性能的高低。文章對風電塔架用鋼板常見缺陷進行了詳細的分類與綜述。同時，對控制缺陷的產生進行了討論。

關鍵詞：風力發電機塔架；鋼板；缺陷；質量控制

1 引言

風力發電機塔架用鋼板一般為低合金高強度熱軋鋼板，常見牌號為Q345C、Q345D及Q345E等，根據使用環境溫度的高低而選用【1】。該牌號鋼板生產技術已非常成熟，隨著大量的使用及快速的發展，客戶對其質量提出了更為嚴格的要求。但在生產過程中，為滿足產量需求，再加上各鋼廠檢驗檢測程序的不完善及硬件設施的不足等因素的影響，生產出廠的鋼板往往有部分達不到客戶及相關國家標準等的要求，使用時一旦入場檢驗不嚴，使其流入塔架生產工序，制作成塔架，將有可能造成重大的損失及不可挽回的惡果。為了提高塔架的質量，塔架生產廠家采取了很多措施來加強了鋼板的入場檢驗工作，例如入場UT抽檢、理化復檢及外觀檢測等。

2 風電塔架用鋼板常見缺陷分類

2.1 質量證明文件缺陷

質量證明文件缺陷常見的有：a、證明文件字跡打印不清、加蓋檢驗合格章不清或是未加蓋檢驗合格章；b、交貨狀態、牌號、執行標準、探傷等級及厚度公差等級與合同要求不一致；c、理化檢測數據不滿足相關標準要求；d、鋼板號、爐批號及規格尺寸與實物不相符。

2.2 表面缺陷

對于熱軋鋼板表面缺陷分類已經有統一的國際評判標準，根據其產生的原因和形狀等要素的不同，中厚板材表面的缺陷共分為33種【2，3】。但是針對風力發電機塔架用熱軋鋼板，從缺陷的表面外在形態加以歸納、整理，主要可以分五個大類：

（1）麻點、麻坑：麻點為細小的非金屬內部夾雜物，延伸于軋制方向且有明顯的顏色【4】，打砂完成后表面夾雜物掉落，形成麻坑；

（2）夾雜：夾雜一般是在鋼板表面上有一定深度的非金屬夾雜物，一般呈現點狀、條狀、或者塊狀分布【5】。新生產鋼板出廠時一般較難發現，在鋼板進入卷制工序后，外表面會受拉變形，內表面會受壓變形，但由于夾雜物的變形量比鋼板本體的變形量小而發生夾雜物開裂及脫落現象，尤其在鋼板打砂完成后，夾雜物會大量脫落，非常明顯，如圖1；

（3）起皮：依附在鋼板表面的金屬薄片，呈不規則分布，大小不同，深淺不等，下面常有夾雜物存在，有些沒有和基體相連，有些部分區域與基體相連；由于其塑性與鋼板本體相近，有部分與基體相貼較緊的，在卷板及打砂時一般較難脫落被發現，但在長時間放置之后就會慢慢的翹起，尤其在做完防腐噴漆之后，很容易被發現，如圖2；

（4）壓痕、扎痕、劃痕（劃傷）：該類缺陷都有非常明顯的外觀，產生于軋制、倒運及生產各工序中，容易被發現；

（5）裂紋：裂紋一般目視很難被發現，常伴隨著焊縫表面磁粉探傷時在熱影響區的裂紋被發現。

2.3內部缺陷

理化復檢不合格：理化檢測在鋼廠是一個非常重要的出場檢測項目，故而出廠后復檢不合格的概率較小；

超聲波探傷不合格（非探傷板除外）：超聲波檢測以不破壞鋼板并迅速的檢測出鋼板內部的缺陷而被大量的使用，風力發電機塔架用鋼板也由初期的部分設計要求超聲波探傷而迅速的發展到今天幾乎所有的設計及所有機型用鋼板均要求超聲波探傷。

2.4外形缺陷

厚度、寬度及長度超差：無規律，隨機出現；

鋼板切邊不齊：一般出現于剪板機切邊的鋼板，長度方向一刀切不掉進行二次切邊時容易出現，造成切邊搭接處凸出或是內凹；

鋼板表面不平：多出現于薄板受壓變形，或是軋制時受力不均勻及冷速較快后由鋼板本身內應力造成的變形。

3 風電塔架用鋼板常見缺陷的防止及控制措施

3.1 加強供應商的選擇

供應商的選擇極為重要，它直接決定著一批鋼板中質量問題的比例。由于相對于鋼廠，塔架生產廠家對鋼板的檢驗檢測手段極為有限，所以選擇優質的供應商，就會直接從源頭上降低鋼板質量問題的風險。建議直接采購國有大型鋼廠的鋼板，選擇供應商時應做好充分的前期調研工作，當選擇代理商時尤為重要。

3.2加強入場檢驗

鋼板入場檢驗為鋼板使用過程中的第一道工序，按要求，應做好以下項目的檢驗，并做好檢驗記錄：

3.2.1質量證明文件的審查

質量證明文件是鋼板生產廠家出具的證明鋼板質量合格的文件，該文件的合格與否，直接代表著鋼板的合格與否，對質量證明文件的審查，為鋼板入場檢驗中首要的檢查內容。

3.2.2外觀的檢驗

外觀檢驗主要針對鋼板的外形及表面缺陷進行檢查，檢驗方法也比較簡單，可直接用肉眼進行觀看，針對已經發現有表面缺陷的鋼板，必要時可借用磁粉檢測等手段對相關批次或全部鋼板進行更深層次的檢測。

3.2.3厚度及有效長寬尺寸的檢驗

該項檢測重點為厚度檢測，建議按批次進行全檢，有效長與寬的檢測可定期進行抽檢，一般只要能滿足下料工序的下料即可。

3.2.4理化檢測

理化檢測按照國家標準要求，均需按爐號做化學分析檢驗、按爐號做力學性能檢驗【1】，個別的項目也會因設計要求的不同而不同。

3.2.5超聲波檢測

按照鋼板訂貨時探傷等級的要求，鋼板入場需進行相應的超聲波檢測，行業內普遍要求的檢測比例為批次總量的10%進行100%的復檢，但如有一張板不合格，必須每張板都進行復驗【6】。

3.2.6磁粉檢測

鋼板表面裂紋是鋼板表面特別嚴重的缺陷之一，是絕對不允許存在的，目前行業內還未有強制要求入場磁粉檢測的規定，但為了保證產品質量，鋼板入場還應進行相應的表面磁粉檢測，建議按照入場批次總量的10%進行100%的復檢，如有一張板不合格，必須每張板都進行復驗。

3.3加強生產過程中的檢查

生產過程中的檢查是鋼板入場之后檢驗的極為重要的一項，也是最后的一項，由于檢測手段的局限性以及檢測成本等原因的影響，鋼板表面不明顯的一些缺陷以及鋼板的下表面往往成為前期檢驗的盲區，但在生產過程中，隨著卷板工序的進行，鋼板的下表面會進入檢驗人員的視線，具備檢驗的條件，尤其是當打砂工序結束后，鋼板一些前期不太明顯的表面缺陷也會暴露出來。

4 應用及經濟效益

對鋼板缺陷的嚴格控制，極大的減少了因鋼板質量問題而造成的塔架成品及半成品的報廢次數及返修工作，不僅提高了塔架生產的效率，縮短生產周期，保證了質量，同時還有效的降低了生產成本，增強了產品在市場中的競爭力，取得了很大的經濟效益；僅2015年公司生產塔架900余套，使用鋼板10余萬噸，通過對鋼板質量的嚴格控制，取得經濟效益近150萬元以上。

5 結束語

風電塔架用鋼板，生產過程中不可避免的會發現各種各樣的缺陷，但由于檢測手段的局限性或是企業管理的漏洞等原因，往往會有個別質量問題鋼板流入生產廠家及產品生產線，本文對其常見的缺陷做出了詳細的分類，并對質量問題的防止及控制措施也做了詳細的介紹，但隨著行業的飛速發展，從設計層面對風電塔架用鋼板會提出越來越多的要求，針對不同的要求，新的缺陷會不斷被發現，這個問題還需要進一步的研究和探討。

參考文獻：

[1]GB/T 1591-2008. 低合金高強度鋼[S].

[2]周家齊.熱軋鋼板表面缺陷淺析[J].重鋼技術，1991，34（2）：32～36.

[3]牛瑋，董勝峰.中厚板表面質量分析[J].軋鋼，2002，19（2）：33～34.

[4]GB/T 14977-2008. 熱軋鋼板表面質量的一般要求[S].

[5]徐恒雷.連續擠壓應用過程中常見缺陷淺析與分析[J].有色金屬加工，2010，39（4）：31～36.

[6]趙連明. SL1500 風力發電機組塔架與基礎環原材料技術規范.1500.012.0002.01B，2010.