本發(fā)明涉及一種汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子輪緣t型槽檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子作為火電廠的核心部件，長(zhǎng)期受到高溫、高壓、離心力、激振力、腐蝕、振動(dòng)以及濕蒸汽區(qū)水滴沖蝕等因素影響，工作條件極其惡劣，特別是在轉(zhuǎn)子葉輪輪緣t型槽的尖角部位容易形成應(yīng)力腐蝕裂紋和疲勞裂紋，隨著裂紋的擴(kuò)展，裂紋面積越來越大，剩余承載面積越來越小，當(dāng)剩余承載面積不足以承受葉片離心力的作用時(shí)，剩余面積將以剪切的方式瞬時(shí)斷裂，從而導(dǎo)致輪緣及輪緣的t型槽內(nèi)的葉片脫落。一旦發(fā)生葉片脫落，將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的損毀，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失并可能損害現(xiàn)場(chǎng)人員的人身安全。因此，尋求一種高效的檢測(cè)方法、及時(shí)發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉輪輪緣裂紋特別是t型槽裂紋缺陷，對(duì)于發(fā)電企業(yè)的安全生產(chǎn)具有重要的意義。

針對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子輪緣t型槽的無損檢測(cè)而言，目前采用的方法是使用不同角度的多個(gè)探頭重復(fù)掃查，或者通過前后移動(dòng)某個(gè)探頭才能對(duì)工件進(jìn)行覆蓋掃查，掃查時(shí)十分麻煩，例如申請(qǐng)公布號(hào)cn106053598a的中國專利即采用此種掃查方法，其超聲波探頭的信號(hào)發(fā)射點(diǎn)在一個(gè)移動(dòng)區(qū)域內(nèi)移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)覆蓋掃查，掃查過程十分繁瑣，而且掃查的結(jié)構(gòu)還需要與標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行對(duì)比才能區(qū)分處固定波、干擾波和缺陷波，對(duì)檢測(cè)人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及操作技能要求較高，檢測(cè)效率十分低下。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種操作簡(jiǎn)單、缺陷波易識(shí)別、檢測(cè)效率高的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子輪緣t型槽檢測(cè)方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子輪緣t型槽檢測(cè)方法的技術(shù)方案是：汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子輪緣t型槽檢測(cè)方法包括如下步驟：第一步，根據(jù)待檢的葉輪輪緣t型槽的結(jié)構(gòu)尺寸繪制葉輪輪緣t型槽的二維模型圖；第二步，通過具有成像功能的超聲相控陣檢測(cè)裝置對(duì)葉輪輪緣t型槽進(jìn)行覆蓋掃查；第三步，調(diào)整特征反射波成像位置使其與加載至相控陣系統(tǒng)的所述二維模型圖位置相對(duì)應(yīng)，通過圖像直接觀察出缺陷的位置。

在所述第二步中，具體采取如下方式對(duì)t型槽進(jìn)行覆蓋掃查：將所述超聲相控陣檢測(cè)裝置的換能器采用磁條固定在葉輪輪緣t型槽外側(cè)平臺(tái)上，開啟相控陣扇掃模式并保證掃查范圍覆蓋葉輪輪緣t型槽。

換能器在固定使用時(shí)具體采取如下方式：在葉輪輪緣的兩側(cè)均布置所述換能器進(jìn)行兩側(cè)對(duì)稱掃查以使掃查范圍對(duì)葉輪輪緣t型槽的全覆蓋。

上述換能器在組裝時(shí)，首先將相控陣專用楔塊安裝在換能器上，通過相控陣專用楔塊調(diào)整換能器的掃查范圍以使其能夠覆蓋葉輪輪緣t型槽。

上述換能器與相控陣專用楔塊在安裝及掃查前：在換能器與相控陣專用楔塊之間以及相控陣專用楔塊與葉輪輪緣t型槽外側(cè)平臺(tái)之間均勻涂抹超聲波耦合劑，以排除連接面之間的空氣，使耦合緊密無氣隙。

在上述第二步中，超聲相控陣檢測(cè)裝置的換能器和相控陣主機(jī)之間通過超聲波探頭線連接，超聲波探頭線為專用產(chǎn)品，采用特定螺旋繞制以方便收縮。

在上述第二步的掃查過程中，通過將換能器沿葉輪輪緣環(huán)向移動(dòng)以實(shí)現(xiàn)對(duì)葉輪輪緣的整周的掃查。

所述超聲相控陣檢測(cè)裝置采用工作頻率范圍為1mhz～10mhz，水平線性誤差不大于2%，垂直線性誤差不大于8%的相控陣主機(jī)。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用超聲相控陣檢測(cè)裝置對(duì)待檢位進(jìn)行覆蓋掃查，并將t型槽的界面波與脈沖發(fā)射波進(jìn)行時(shí)間同步并編譯成像軟件，實(shí)現(xiàn)超聲相控陣實(shí)時(shí)成像檢測(cè)，能使輪緣t型槽檢測(cè)變得更加可靠、便捷，避免誤判與漏檢。與常規(guī)超聲檢測(cè)方法相比，采用超聲相控陣實(shí)時(shí)成像檢測(cè)技術(shù)對(duì)葉輪t型槽進(jìn)行探傷檢測(cè)，其掃查范圍大、缺陷波易識(shí)別、探頭無需前后移動(dòng)即可完成對(duì)反t型槽的全覆蓋掃查，提高了檢測(cè)效率，實(shí)現(xiàn)了對(duì)裂紋缺陷的定位與定量。

附圖說明

圖1為汽輪機(jī)葉輪輪緣及部分葉片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為相控陣換能器的外形圖；

圖3為相控陣專用楔塊的主視圖；

圖4為圖3的左視圖；

圖5為無缺陷時(shí)固定波反射圖像；

圖6為有缺陷時(shí)缺陷波反射圖像；

圖中：1-第一換能器，2-葉輪輪緣t型槽，3-葉片，4-第二換能器，5-葉根，10-第一晶片中心，a-斜面角度。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步說明。

本發(fā)明的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子輪緣t型槽檢測(cè)方法的具體實(shí)施例如下：如圖1所示，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其葉片受到很大的離心力，并通過t型葉根將離心力轉(zhuǎn)嫁到葉輪輪緣t型槽上，使t型槽在尖角a、b區(qū)域產(chǎn)生應(yīng)力集中，由于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)行條件惡劣，其應(yīng)力集中部位易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋及疲勞裂紋，因此該部位為重點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域。根據(jù)待檢的葉輪輪緣t型槽的結(jié)構(gòu)尺寸繪制葉輪輪緣t型槽的二維模型圖，通過具有成像功能的超聲相控陣檢測(cè)裝置對(duì)葉輪輪緣t型槽進(jìn)行覆蓋掃查，調(diào)整特征反射波成像位置使其與加載至相控陣系統(tǒng)的所述二維模型圖位置相對(duì)應(yīng)，通過圖像直接觀察出缺陷的位置。其中：

1）相控陣檢測(cè)裝置采用型號(hào)為7.5s16-0.5×10-d10相控陣檢測(cè)專用換能器，其中心頻率7.5mhz，相對(duì)帶寬≥60%，脈沖長(zhǎng)度≤0.53μs，均勻性靈敏度±3db，界面波和反射回波比值≤-60，陣元數(shù)目16，陣元間距0.5mm，陣元間隙0.1mm，陣元寬度10mm，換能器長(zhǎng)度22.0mm，換能器寬度25.0mm，換能器高度10.0mm，見圖2。

2）安裝相控陣換能器時(shí)采用型號(hào)為sd2-n55s相控陣檢測(cè)專用楔塊，制作材料為聚苯乙烯，內(nèi)部聲速2337m/s,折射角度55°楔塊長(zhǎng)度32.6mm，楔塊寬度30mm，楔塊高度16.5mm，第一晶片中點(diǎn)的主軸偏移2.22mm，第一晶片中點(diǎn)的次軸偏移15mm，第一晶片中點(diǎn)的高度7.97mm，見圖3、圖4。

3）依據(jù)檢測(cè)部件葉輪輪緣t型槽的結(jié)構(gòu)尺寸，繪制葉輪輪緣t型槽二維模型圖，并植入相控陣檢測(cè)系統(tǒng)，調(diào)整聲束掃查范圍，使特征波與被檢工件的圖形輪廓相對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)成像檢測(cè)，使缺陷分更易分辨，顯示效果見圖5、圖6。

4）采用螺釘將楔塊固定在換能器上，固定前在楔塊與換能器之間均勻涂抹耦合劑，排除連接面之間的空氣，使兩者接觸面完全耦合。

5）采用專用超聲波探頭線連接換能器與相控陣主機(jī)，探頭線螺旋繞制，可自動(dòng)收縮，避免現(xiàn)場(chǎng)連線混亂，便于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)場(chǎng)地切換。

6）選定相控陣檢測(cè)主機(jī)工作頻率范圍為1mhz～10mhz，水平線性誤差不大于2%，垂直線性誤差不大于8%。

7）選擇相控陣扇掃掃查模式，開啟a-s掃查顯示，加載被檢部件二維模型圖，調(diào)整工件位置步進(jìn)使特征反射波成像位置與t型槽圖形輪廓位置相對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)裂紋缺陷的準(zhǔn)確定位。

8）以葉輪輪緣t型槽外側(cè)平臺(tái)為檢測(cè)面，在檢測(cè)面均勻刷涂cg-98超聲波耦合劑，激發(fā)橫波，開啟相控陣扇掃模式，扇形掃查的起始角度設(shè)置為20o至40°，終止角度設(shè)置為70o至80°，在輪緣的兩個(gè)外側(cè)平臺(tái)上分別設(shè)置第一換能器1和第二換能器4，見圖1，使掃查面完全覆蓋被檢工件應(yīng)力集中部位，見下圖5、6。

9）換能器放置在檢測(cè)面上沿葉輪輪緣環(huán)向移動(dòng)掃查，以便保證葉輪的整個(gè)輪緣的所有對(duì)應(yīng)t型槽的部分均能夠得到掃查。

10）換能器將掃查范圍內(nèi)采集到的工件特征波及缺陷反射波信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)以圖像格式保存至相控陣主機(jī)，便于缺陷分析判定。

11）依據(jù)檢驗(yàn)規(guī)程要求對(duì)被檢部件進(jìn)行質(zhì)量評(píng)判并記錄檢測(cè)數(shù)據(jù)。

12）編寫檢測(cè)報(bào)告。

在其他實(shí)施例中，所選用的換能器的型號(hào)也可根據(jù)具體使用需要更換為其他型號(hào)；相控陣專用楔塊的形狀尺寸以及斜面角度a均可根據(jù)使用需要調(diào)整，以確保換能器能夠完全覆蓋t型槽為基本原則。