錨栓結構健康評估之：腐蝕評估VS.縱橫波軸力原位測量

一、錨栓表面腐蝕坑的評估

風電塔基錨栓對於風機的結構健康有著重大的影響。我們也不止一次受託使用超聲方法和設備來對錨栓的腐蝕情況進行評估，但是出於如下原因，始終未將錨栓腐蝕評估的工作進入到工程化階段：

按照客戶的設想，錨栓腐蝕應該發現於早期，即：要對錨栓表面形成微小腐蝕坑（碗形、碟形）進行精準評估。可是問題來了，1mm直徑、1.5mm深度的腐蝕坑與2mm直徑、1mm深的腐蝕坑，哪個對於錨栓結構健康狀態影響更加惡劣呢？

對於錨栓表面腐蝕坑的評估，需要用到磁致伸縮超聲設備，而錨栓裸露於地表外的部分是帶有螺紋的，而磁致伸縮的超聲設備的超聲換能器又需要在錨栓周向表面上安置超聲換能器。

下圖為在錨栓樣本在鹽霧試驗箱內進行鹽霧試驗，並且人工切割了尺寸不同的腐蝕坑：

圖1.1 缺陷分布及缺陷包絡尺寸（寬*高*深），其中尺寸均為包絡

最大尺寸

圖1.2 1、2、3號腐蝕坑在磁致伸縮超聲探傷中的回波

二、追本溯源之錨栓軸力

在經歷過多次錨栓腐蝕的試驗後，我意識到客戶的真正意圖是對錨栓的殘餘壽命進行評估。而這讓我恍然大悟，錨栓腐蝕評估只是一個過渡量。這讓我想到，那麼以錨栓軸力的測量來反映錨栓的結構健康狀況是一個更好、更直接的指標，原因如下：

錨栓軸力是單一指標，有設計的軸力要求作為指導和分析依據；而裂紋評估、腐蝕點評估、應力腐蝕評估，對於錨栓殘餘壽命預測，基本上在理論、工程上，均不太可能。或者換句話說，如果一顆光溜溜的錨栓上發生了一個3mm直徑和2mm深的腐蝕坑，但是螺栓軸力沒有發生衰減，那麼這個腐蝕坑真的那麼重要嗎？如果這一個腐蝕坑真的這麼重要，那麼錨栓上的螺紋也許對壽命影響更大。

和錨栓軸力相比，錨栓表面的腐蝕坑很難定量評估，1個5mm直徑2mm深的腐蝕坑也許和1個3mm直徑3mm深的腐蝕坑，在超聲回波上看是一摸一樣的，無法分辨。就算把受到腐蝕的錨栓全部抽取出來，看著腐蝕坑及其分布進行3D測繪，再進行模擬分析，真的就能準確評估其殘餘壽命嗎？我覺得這真的有點扯。

所以，錨栓腐蝕是因，錨栓軸力是果。測因不如測果。我的基本邏輯是：錨栓軸力有設計值，當一個或者多個錨栓軸力下降到某個閾值後，此根錨栓對於風機的設計意義就失去了，這是根本。使用雙波螺栓軸力原位測量技術，對錨栓軸力進行定期測量可以評估整個風機基礎的結構健康情況，如果發現一根錨栓比其餘的錨栓下降了很多，那麼此錨栓很有可能已經發生腐蝕、甚至是裂紋。

也許現場的狀況更加具有說服力，請看看下面錨栓腐蝕的情況，有誰能夠根據下面照片中錨栓的腐蝕情況對此進行殘餘壽命的評估呢？而對此進行軸力測量，才是根本，如果下面的錨栓軸力還在警戒先以上，那麼就可以繼續使用；如果軸力都降至零應力了，在評估風機基礎的時候就可以不考慮這顆錨栓了。

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