3.1 X射線檢測技術
對于風電葉片而言,x射線檢測仍然是最直接、最有效的無損檢測技術之一,特別適合于檢測風電葉片中的孔隙和夾雜等體積型缺陷(見圖1、圖2),對垂直于材料表面的裂紋也具有較高的檢測靈敏度和可靠性,對樹脂聚集與纖維聚集也有一定的檢測能力,也可測量小厚度風電葉片鋪層中的纖維彎曲等缺陷,但對風電葉片中最為常見的分層缺陷檢測比較困難,對平行于材料表面的裂紋射線檢測技術也不敏感。隨著計算機技術的迅速發(fā)展,射線實時成像檢測技術(RTR技術)日趨完善,并開始應用于結構的無損檢測。RTR技術利用圖像增強器將穿透材料后的射線信息轉換為可視圖像(即光電轉換),然后輸人計算機。經(jīng)過計算機處理,將可視圖像轉換為數(shù)字圖像(即模/數(shù)轉換),在顯示器屏幕上顯示出材料內(nèi)部缺陷的性質、大小和位置等信息。實時成像技術可應用于風電葉片產(chǎn)品的在線檢測,可以對裝配線上的工件進行實時快速檢測。
3.2 超聲檢測技術
超聲波檢測技術是根據(jù)超聲波在材料內(nèi)部缺陷區(qū)域和正常區(qū)域的反射、衰減與共振的差異,來確定缺陷的位置和大小,根據(jù)材料的特點和實際探傷經(jīng)驗來判斷缺陷的類型。利用超聲波檢測技術可有效檢測風電葉片內(nèi)部隱藏的分層、缺膠、主翼梁與外殼之間以及外殼的前緣與后緣黏結缺陷,同時可以測量粘接厚度,從而大幅降低葉片失效的風險。由于復合材料結構具有明顯的各向異性,而且性能的離散性較大,因此產(chǎn)生缺陷的機理復雜且變化多樣,而且復合材料構件的聲衰較大,因此針對風電葉片玻璃鋼結構的超聲波檢測方法主要有水噴脈沖回波方法。
超聲脈沖回波方法檢測風電葉片復合材料結構原理見圖3。選用2.2MHz和400kHz兩種傳感器,換能器與移動的水箱相連。移動水箱與風電葉片表面用低黏度耦合劑相連。該方法降低了超聲換能器自身反射的影響,并且延長了風電葉片內(nèi)部結構缺陷的反射,從而更有效地檢測風電葉片復合材料多層結構的內(nèi)部缺陷狀況。相關實驗表明:高頻的超聲換能器能有效檢測風電葉片表層附近的內(nèi)部分層缺陷,而低頻的超聲換能器用于檢測深層的分層缺陷和厚度變化。但超聲波檢測手段對某些復雜缺陷或微小缺陷,諸如基體微裂紋、纖維/基體脫黏及單束纖維斷裂等很難發(fā)現(xiàn),且很難做到動態(tài)、實時監(jiān)測。
對于葉片缺陷大小的超聲波判定方法可以選用缺陷長度定量評定法??捎眠@種方法來確定缺陷的邊界,從而推斷缺陷大小和長度。此法的原理是當波束與缺陷面正交時,回波最高,移動探頭時波束偏離缺陷,回波高度將隨之下降。當波束不再與缺陷相遇,則回波消失,因而測出探頭在該缺陷正面移動的距離與回波高度變化的關系,即可推斷缺陷的延伸長度。常用6dB法或半波反射法,當聲束中心由缺陷中部移至邊緣時,缺陷回波高度將下降一半(6dB),可推斷缺陷的延伸長度,
在超聲波檢驗過程中,對于缺陷性質的判斷是比較困難的,因為任何種類性質的缺陷,
在超聲波探傷儀的熒光屏上都形成反射脈沖。因此,正確判斷這些缺陷要從各方面綜合分析。首先要了解葉片被檢部位的材料、狀態(tài)及制造方法,同時要了解該部位在制作過程中容易出現(xiàn)的缺陷類型等有關知識,更重要的是檢驗人員的長期經(jīng)驗積累,才能對所發(fā)現(xiàn)的缺陷做出較正確的判斷。