Page 122 - 无损检测2025年第一期

孙淑义，等：

风电叶片复合材料的无损检测技术研究现状

图 3 伍德麦肯兹预测的 2024—2030 年陆上和海上风电叶片主梁材料占比发展趋势
能、可降解等方向。 片时，涉及手工铺层、真空抽取、注入结构胶等步
1.3 复合材料在芯材结构中的应用现状 骤，各步骤受到随机因素的影响较大，常出现以下几
芯材是风电叶片的重要组成部分，起到结构支 种缺陷：① 布层铺设时意外混入异物导致的夹杂缺
撑、刚度增强、质量优化和振动控制等作用 [6-9] 。目前， 陷；② 树脂灌注过程中引入的气泡造成的气孔缺陷；

主要的芯材材料包括巴杉木和泡沫（如PVC泡沫、 ③ 纤维布铺设不均匀导致的褶皱等。
PET泡沫和HPE泡沫等）。芯材材料通常具有轻量 （2）服役过程中产生的叶片缺陷。风电叶片在
化、高强度、易加工成型等特点。为了保证叶片的性 恶劣的使用环境中长时间工作，会出现以下缺陷：

能和成本效益，风电叶片中通常会共同使用巴杉木
① 受盐粒、沙粒磨蚀，表面出现凹坑；② 受强烈紫
和泡沫 [10] 。
外线影响，树脂材料老化、变色；③ 长期暴露在外部
近年来，随着风机装机量的不断增加，报废的叶
环境中，纤维和界面老化；④ 雷击导致内部材料温
片数量也在增加。然而，国内巴杉木主要依赖进口，
度和压力急剧上升，引起损伤；⑤ 超额定功率运行
难以保证其品质和供应量。鉴于风电叶片面临的上
导致叶片疲劳损伤等。
述问题，发展和应用具有优异力学性能和加工性能
（3）安装运输过程中产生的缺陷损伤。风电叶
的可回收热塑性泡沫芯材或天然泡沫芯材已成为该
领域的发展趋势 。 片通常由工厂制造再运输到使用地区，此过程中可
[9]
能出现以下损伤：① 运输过程中的装车、绑扎和碰
2 风电叶片典型缺陷类型 撞造成的划痕；② 卸载和吊装过程中绳索和夹具造

文章将从制造工艺、使用环境以及安装运输 成的壳体表面凹陷等。
3个方面分析风电叶片缺陷形成的原因 [11] 。 风电叶片常见缺陷和损伤类型及其产生原因如
（1）制作工艺导致的叶片缺陷。在制造风电叶 表1所示 [12] 。

表1 风电叶片常见缺陷和损伤类型及其产生原因
缺陷种类 产生原因
夹杂 布层铺设时不慎落入的异物、灌注树脂中的异物杂质等
气孔 灌注树脂时引入的气泡、叶片成型过程中气泡排挤不完全或树脂与纤维浸润不良等
开裂/断裂 实际运行载荷超出设计时的预测极限、固体颗粒物磨损侵蚀、叶片呼吸孔堵塞等
分层/脱胶 树脂灌注不足、布层污染、真空泄压、二次成型
老化 服役环境恶劣
纤维布褶皱 布层铺设不均匀
裂纹/磨蚀 外界冲击、环境骤变和疲劳作用

88
2025 年 第 47 卷 第 1 期
无损检测