淺談塔筒鋼板對風力發電機組安全性影響及其到貨質量管理

智騰飛

（中國電能成套設備有限公司（國家電力投資集團有限公司物資裝備分公司），北京 100080）

近年來，國內風電裝機規模不斷增加，技術儲備逐漸豐富，但在大規模風電建設的同時，國內各風電項目“倒塔”事故頻發，“倒塔”事故對檢修、運行人員造成了嚴重的安全威脅，經濟損失巨大，根據以往“倒塔”事故的調查，原因一般分為超出設計范圍內的極端天氣、塔筒焊縫質量、風機設計、塔筒設計、原材料質量等問題。為規避事故的發生，風電行業到貨質量管理力度日趨加強，并提出多種行之有效的預防措施。

1 國內風力發電機鋼板到貨質量管理發展

20世紀80年代，我國首批單機55kW風力發電機組投入商業運營，大規模風電場開發建設自本世紀初開始，由國內風力發電機組企業直接引用國外維斯塔斯、GE等成熟機型的技術條件及規范，通過近20年的發展，我國風力發電市場規模已經世界領先，當初引進的技術條件及規范在國內風電不斷發展中持續改進。

由于國外煉鋼質量管理體系較為成熟，國外風電項目對塔筒鋼板的到貨質量管理較為松散。國內塔筒鋼板的生產情況有所不同，部分鋼鐵企業對中厚板等風電鋼板的冶煉、軋制水平較低，且隨著風電市場的大規模發展，部分企業過分追求低價，采購質控水平相對較低的產品，在國內造成了因鋼板質量原因引起的“倒塔事件”。

隨后，國內大型風力發電機組企業相繼對塔架的設計規范進行了調整，對風電塔筒鋼板進行到貨質量管理，對鋼板的宏觀缺陷、微觀缺陷、化學成分、力學性能、沖擊性能、硬度分布分析、夾雜物等性能提出新的要求。檢測方法分為每爐、批號目視檢測、顯微鏡觀察、X射線探傷、超聲波無損探傷等。具體技術規范要求每個風力發電機組企業要求總體一致，根據各自企業產品特點情況略有不同。

2 塔筒鋼板到貨管理

目前，國內大部分風電項目塔架設計方均為風機供應商，風機供應商在同需方確認合同關系后將塔架及相關材料的技術規范發送至需方，由需方按照技術規范要求進行采購。

2．1 采購環節

一組風力發電機組由風機、塔筒及其內附件、電氣設備、電纜等構成，塔筒由鋼板下料、卷制焊接、法蘭焊接、組對焊接、打砂、防腐、內附件安裝等流程生產。

2．2 質量控制環節

為控制到貨塔筒鋼板的質量，在上述流程中采取以下措施：

（1）到貨鋼板的目視檢查。該環節為初步篩查，主要排除鋼板的外觀缺陷，如劃傷、打磨等，國內各大風力發電機組企業技術規范均有明確要求，鋼板出廠前不允許打磨，該項要求的初衷不是因為打磨本身影響鋼板性能，而是防止鋼板生產企業為掩蓋鋼板外觀缺陷，通過打磨的方式對缺陷進行掩蓋。到貨鋼板的目視檢查一般在鋼板下料環節進行，為人工抽檢，抽檢范圍覆蓋到貨鋼板的全部爐、批號。

（2）到貨鋼板的抽檢取樣送檢。該工作一般在鋼板下料過程中同步進行，由于鋼材的質量控制與整爐軋制工藝控制有關，因此，取樣范圍應覆蓋所有鋼板的爐、批號。檢測工作應委托至具備資質的第三方獨立機構進行。檢測項目一般包含化學成分測定、力學性能檢測、無損檢測等。按照當前國內慣例，該項檢測一般由塔筒制作廠進行。近年來，存在個別塔筒制造企業為節約成本，委托的獨立第三方機構不具備CNAS等檢測資質，甚至直接偽造檢測報告，給后續風力發電機組運行安全帶來極大隱患。因此，為保證工程質量安全，部分用戶單位選擇鋼板自行抽檢，并同塔筒制作廠委托檢測結果進行數據對比，分析檢測結果的可靠性。

（3）塔筒焊縫無損檢測。塔筒焊縫包括縱縫和環縫，由第三方具備資質的無損探傷人員對焊縫進行無損檢測，無損檢測的目的主要是把控焊接質量，同時無損檢測也是對鋼板檢測的補充。對于檢測發現的不合格焊縫，將分析判斷屬于何種質量問題。塔筒的焊縫無損探傷可以很大程度避免鋼板的質量問題。對于風電塔筒，鋼板質量的最大危害在于夾雜物。焊縫無損檢測主要通過超聲波探傷儀采取直探頭、斜探頭、雙晶探頭的檢測方式檢測是否存在氣泡、未焊滿、偏析等實質性缺陷，焊縫的無損探傷主要包括焊縫本身及其熱影響區。如焊縫周邊熱影響區部分鋼板存在裂紋、白點、及超標的金屬夾雜物、非金屬夾雜物等，將可直接通過超聲波探測儀發現，或由于夾雜物的存在造成焊縫缺陷，從而發現鋼板的質量問題。因此，塔筒的焊縫檢測既是對焊縫的全面檢查，也是對塔筒鋼板的全面抽檢。

（4）塔筒出廠前的資料審核。風力發電機組企業將在塔筒出廠前派監理人員全程駐廠，對塔筒生產工藝流程復核，對生產記錄進行檢查，并對原材料、成品等進行外觀檢查，檢查合格后發放“放行單”批準發貨。因此，風力發電機組監理人員作為塔筒質量管理最后環節，同樣起到了關鍵作用。

3 風電塔筒鋼板質量控制存在的問題

3．1 大容量風力發電機組帶來的挑戰

在國家對風力發電項目補貼的不斷退坡甚至退出，風電行業的采購、運行成本亟需下降；海上風電的快速發展對大容量機型存在迫切需求的背景下，單機5MW甚至8MW以上機組不斷研發上市，大容量機型的不斷研發勢必對風電塔筒鋼板的設計提出了新的要求。

3．2 鋼板檢測環節存在的不足

目前，風電行業塔筒鋼板檢測主要依靠鋼板生產企業進行，由于國內鋼鐵企業主要為國有企業，且風電鋼板產量在其總產量占比較低，因此，大部分鋼板廠需方進行駐廠監造及檢測見證，給需方在鋼板質量的前期控制造成了一定的困難。另外，由于鋼板質量較重，體積較大，存在集中到貨、集中存放的特點，給鋼板到貨后下料前時間段的檢測造成了一定的困難。

3．3 當前鋼板問題處理困境

由于到貨后鋼板檢測起點在下料環節，從鋼板下料到法蘭焊接一般為7～10天，到防腐、內附件安裝一般為14～21天，而下料取樣送檢至第三方檢測完成一般需要20天以上，加之風電項目對建設周期要求較短，對生產速度要求較高。因此，一旦到貨鋼板存在問題，真正發現問題時，已經完成大量焊接及防腐工作，更換鋼板對后期責任界定造成較大困難，且經濟損失較大。

4 結語

隨著我國經濟的增長、制造業水平不斷增強、風力發電機組企業的技術不斷升級以及風電行業對于風電項目運行安全性的重視，近年來，風力發電機組“倒塔”事故數量呈下降趨勢。但隨著我國風電產業的不斷升級，塔筒鋼板的質量控制仍然值得業內給予足夠關注。