CN103076280B - 汽封齿与汽封背板结合强度的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种汽封齿与汽封背板结合强度的检测方法，包括以下具体步骤：在汽封齿与汽封背板的连接部分、沿汽轮机汽封弧段径向截取，得到检测结合强度的试样；通过夹持装置将汽封背板试件和汽封齿试件分别与万能试验机的两个夹头连接；设置万能试验机的试验参数、进行拉剪试验；万能试验机施加载荷F作用在上下夹头处，汽封齿试件与汽封背板试件的接触面积为S，当汽封齿试件与汽封背板试件脱离时，且汽封齿试件与汽封背板试件完整、不被破坏，则汽封齿与汽封背板结合强度为F/S。本发明通过试验过程中检测试样的失效部位，快速判断汽封齿与汽封背板的结合力大小，通过测量结合部位的受力面积，可简便计算汽封齿与汽封背板的结合强度。
Description
技术领域
本发明涉及力学性能测试领域，具体是一种汽轮机、燃汽轮机上的汽封齿与汽封背板结合强度的检测方法。
背景技术
现代汽轮机最常用的汽封仍为梳齿式结构。随着汽封技术的发展，梳齿汽封齿形的改进以及梳齿与蜂窝、刷式合金丝的结合产生了复合型汽封。无论是独立结构的梳齿汽封，还是上述复合型汽封，都要求汽封齿在实际运行中要具有足够的强度，包括不易弯曲变形，松动以及脱落。
汽封安装后，汽封间隙在无碰摩情况下运行中就始终保持不变。如果汽封间隙过大，就会引起蒸汽的泄漏增加，导致汽轮机组热效率的降低；如果汽封间隙设置得太小，机组开、停机过程过临界转速时转子可能发生较大振动，就会导致汽封齿与转子发生擦碰。虽然当汽封与转子发生摩擦时，汽封背面弹簧片能使汽封向外退让，减少摩擦压力，但却不能避免摩擦，轻者会造成汽封齿磨损，增大汽封间隙进而增大热耗。当擦碰严重时，会使汽封齿变形、变脆甚至脱落。
发明内容
本发明的目的在于：提高汽封齿的的使用寿命、保证机组正常运行和效率，发明了一种对汽封齿与汽封背板结合强度进行力学性能检测的方法。
本发明所采用的技术方案是：
汽封齿与汽封背板结合强度的检测方法，包括以下具体步骤：
1）在汽封齿与汽封背板的连接部分、沿汽轮机汽封弧段径向截取，得到检测结合强度的试样，检测结合强度的试样包括汽封背板试件和汽封齿试件；
2）设计制造汽封背板试件和汽封齿试件的夹持装置，夹持装置一端固定连接汽封背板试件或汽封齿试件、另一端与万能试验机的夹头连接；
3）通过夹持装置将汽封背板试件和汽封齿试件分别与万能试验机的两个夹头连接；
4）设置万能试验机的试验参数、进行拉剪试验；万能试验机施加载荷F作用在上下夹头处，汽封齿试件与汽封背板试件的接触面积为S，当汽封齿试件与汽封背板试件脱离时，且汽封齿试件与汽封背板试件完整、不被破坏，则汽封齿与汽封背板结合强度为F/S。
所述步骤1）中对汽轮机汽封弧段的截取沿汽封齿两侧切入，即汽封齿试件为单个完整的汽封齿。
所述夹持装置的一端设计有U型夹持槽，汽封背板试件或汽封齿试件插入该U型夹持槽后、与U型夹持槽紧密接触，通过紧固装置固定连接；夹持装置的另一端设计为便于与万能试验机夹头连接的圆柱状。
所述汽封背板试件和汽封齿试件的截面上钻有定位孔、贯穿U型夹持槽的侧面、夹持装置上设置有与之对应的销孔，汽封背板试件或汽封齿试件与夹持装置通过插入定位孔和销孔的螺栓固定连接。
所述定位孔是若干个，若干个定位孔间距均匀分布、所有定位孔的圆心位于同一直线上。
所述汽封背板试件和汽封齿试件的定位孔上下两两对称设置。
所述步骤4）中的拉剪试验时，当汽封齿试件或汽封背板试件被破坏时，可测量汽封齿试件或汽封背板试件材料的抗拉强度F/S’，S’为汽封齿试件或汽封背板试件的材料破坏面积。
本发明所产生的有益效果是：
本发明自主创新、设计了汽封齿与汽封背板的检测试样、检测工装和检测方法，通过检测工装将检测试样装配在常用的万能试验机上，即可通过试验过程中检测试样的失效部位，快速判断汽封齿与汽封背板的结合力大小，通过测量结合部位的受力面积，可简便计算汽封齿与汽封背板的结合强度。本发明可用于镶嵌汽封齿、焊接汽封齿或者整体汽封齿等各类型的汽封齿与汽封背板的结合强度测试上，相关的力学性能检测试验如拉伸、压缩、弯曲、剪切、剥离、撕裂等试验均可实现。该发明的简便实用、用途广、装置通用型强，可用于同种材料或异种材料连接相关力学性能指标的检测及快速判断，易于大规模使用和推广。
附图说明
图1为本发明的汽轮机汽封截面的结构示意图；
图2为图1的A局部放大视图的结构示意图；
图3为本发明的汽封齿结合强度试件的结构示意图；
图4为图3的侧视放大视图的的结构示意图；
图5为本发明汽封背板试件夹持装置的结构示意图；
图6为图5的侧视视图的的结构示意图；
图7为本发明汽封齿试件夹持装置的结构示意图；
图8为图7的侧视视图的的结构示意图；
图9为本发明汽封齿结合强度的拉伸装置及检测装置的结构示意图；
图10为图9的侧视视图的的结构示意图；
图中标号表示：1-蜂窝带、2-汽封齿、3-汽封背板、4-汽封齿槽、5-钎料、6-汽封背板试件、7-汽封齿试件、8-汽封背板试件定位孔、9-汽封齿试件定位孔、10-汽封背板试件夹持装置、11-汽封背板试件夹持装置销孔、12-汽封齿试件夹持装置、13-汽封背板试件夹持装置销孔、14-万能试验机上夹头、15-万能试验机下夹头、16-螺栓。
具体实施方式
如图1～10所示，本发明是一种汽封齿2与汽封背板3结合强度的检测方法，包括以下具体步骤：
1）在汽封齿2与汽封背板3的连接部分、沿汽轮机汽封弧段径向截取，得到检测结合强度的试样，检测结合强度的试样包括汽封背板试件6和汽封齿试件7。此时，对汽轮机汽封弧段的截取沿汽封齿2的两侧切入，即汽封齿试件7为单个完整的汽封齿2。得到检测结合强度的试样的截面与汽轮机汽封弧段的截面相同、检测结合强度的试样的厚度等于汽封齿2的厚度。
2）设计制造汽封背板试件6和汽封齿试件7的夹持装置，夹持装置一端固定连接汽封背板试件6或汽封齿试件7、另一端与万能试验机的夹头连接。夹持装置的一端设计有U型夹持槽，汽封背板试件6或汽封齿试件7插入该U型夹持槽后、与U型夹持槽紧密接触，通过紧固装置固定连接；夹持装置的另一端设计为便于与万能试验机夹头连接的、直径为Φ的圆柱状。该紧固装置可以是螺栓紧固件、也可以是卡箍、铆钉、焊钉、钢丝螺套等其他紧固形式。
本具体实施方式中，汽封背板试件6截面上钻有汽封背板试件定位孔8、汽封齿试件7截面上钻有汽封齿试件定位孔9，贯穿U型夹持槽的侧面、夹持装置上设置有与之对应的销孔，即汽封背板试件夹持装置10上设置有汽封背板试件夹持装置销孔11、汽封齿试件夹持装置12上设置有汽封齿试件夹持装置销孔13。其中，汽封背板试件定位孔8是若干个，若干个汽封背板试件定位孔8间距均匀分布、所有汽封背板试件定位孔8的圆心位于同一直线上；汽封齿试件定位孔9是若干个，若干个汽封齿试件定位孔9间距均匀分布、所有汽封齿试件定位孔9的圆心位于同一直线上。同时，汽封背板试件定位孔8和汽封齿试件定位孔9上下两两对称设置。
1）通过夹持装置将汽封背板试件6和汽封齿试件7分别与万能试验机上夹头14和万能试验机下夹头15连接。本具体实施方式中，汽封背板试件6与汽封背板试件夹持装置10通过插入汽封背板试件定位孔8和汽封背板试件夹持装置销孔11的螺栓16固定连接；汽封齿试件7与汽封齿试件夹持装置12通过插入汽封齿试件定位孔9和汽封齿试件夹持装置销孔13的螺栓16固定连接。汽封背板试件夹持装置10和汽封齿试件夹持装置12分别通过圆柱端与万能试验机上夹头14和万能试验机下夹头15连接。
2）设置万能试验机的试验参数、进行拉剪试验；万能试验机施加载荷F作用在万能试验机上夹头14和万能试验机下夹头15处，汽封齿试件7与汽封背板试件6的接触面积为S，当汽封齿试件7与汽封背板试件6脱离时，且汽封齿试件7与汽封背板试件6完整、不被破坏，则汽封齿2与汽封背板3结合强度为F/S。
另外，当汽封齿试件7或汽封背板试件6被破坏时，可测量汽封齿试件7或汽封背板试件6材料的抗拉强度F/S’，S’为汽封齿试件7或汽封背板试件6的材料被破坏的面积。
本具体实施方式中，检测结合强度的试样上加工6个定位孔，具体的是：汽封背板试件6上加工3个汽封背板试件定位孔8、汽封齿试件7上加工3个汽封齿试件定位孔。3个汽封背板试件定位孔（8-1、8-2和8-3）圆心位于同一直线、各孔间距均匀分布，3个汽封齿试件定位孔（9-1、9-2和9-3）圆心位于同一直线、各孔间距均匀分布。同时，汽封背板试件定位孔8-1和汽封齿试件定位孔9-1上下对称设置、汽封背板试件定位孔8-2和汽封齿试件定位孔9-2上下对称设置、汽封背板试件定位孔8-3和汽封齿试件定位孔9-3上下对称设置。另外，汽封背板试件定位孔8-1和汽封齿试件定位孔9-3的圆心连线相交于同一点、汽封背板试件定位孔8-2和汽封齿试件定位孔9-2的圆心连线相交于同一点、汽封背板试件定位孔8-3和汽封齿试件定位孔9-1的圆心连线相交于同一点。汽封背板试件夹持装置10上设置与3个汽封背板试件定位孔（8-1、8-2和8-3）对应的汽封背板试件夹持装置销孔（11-1、11-2和11-3），汽封齿试件夹持装置12上设置与3个汽封齿试件定位孔（9-1、9-2和9-3）对应的汽封齿试件夹持装置销孔（13-1、13-2和13-3）。
为了方便检测，本检测方法和工装仅检测汽封齿在静载荷作用下的力学行为，相关的力学性能检测试验如拉伸、压缩、弯曲、剪切、剥离、撕裂等试验均可实现，就不一一枚举。通过实验过程中试样的失效部位，可快速判断汽封齿与背板的结合力大小，通过测量结合部位的受力面积，可简便计算汽封齿与背板的结合强度。
Claims (2)
1. 汽封齿与汽封背板结合强度的检测方法，其特征在于：包括以下具体步骤：
1) 在汽封齿与汽封背板的连接部分、沿汽轮机汽封弧段径向截取，得到检测结合强度的试样，检测结合强度的试样包括汽封背板试件和汽封齿试件；此时，对汽轮机汽封弧段的截取沿汽封齿的两侧切入，即汽封齿试件为单个完整的汽封齿；得到检测结合强度的试样的截面与汽轮机汽封弧段的截面相同、检测结合强度的试样的厚度等于汽封齿的厚度；
2) 设计制造汽封背板试件和汽封齿试件的夹持装置，夹持装置一端固定连接汽封背板试件或汽封齿试件、另一端与万能试验机的夹头连接；
所述夹持装置固定连接汽封背板试件或汽封齿试件的一端设计有U型夹持槽，汽封背板试件或汽封齿试件插入该U型夹持槽后、与U型夹持槽紧密接触，通过紧固装置固定连接；夹持装置与万能试验机的夹头连接的一端设计为圆柱状；
所述汽封背板试件和汽封齿试件的截面上钻有定位孔，贯穿U型夹持槽的侧面、夹持装置上设置有与之对应的销孔，插入定位孔和销孔的螺栓作为紧固装置、将汽封背板试件或汽封齿试件与夹持装置固定连接；其中，汽封背板试件定位孔是若干个，若干个汽封背板试件定位孔间距均匀分布、所有汽封背板试件定位孔的圆心位于同一直线上；汽封齿试件定位孔是若干个，若干个汽封齿试件定位孔间距均匀分布、所有汽封齿试件定位孔的圆心位于同一直线上；同时，汽封背板试件定位孔和汽封齿试件定位孔上下两两对称设置；
3) 通过2个夹持装置将汽封背板试件和汽封齿试件分别与万能试验机的两个夹头连接；2个夹持装置分别通过其圆柱端与万能试验机上夹头和万能试验机下夹头连接；
4) 设置万能试验机的试验参数、进行拉剪试验；万能试验机施加载荷F作用在上下夹头处，汽封齿试件与汽封背板试件的接触面积为S，当汽封齿试件与汽封背板试件脱离时，且汽封齿试件与汽封背板试件完整、不被破坏，则汽封齿与汽封背板结合强度为F/S。
2.根据权利要求1所述的汽封齿与汽封背板结合强度的检测方法，其特征在于：所述步骤4）中的拉剪试验时，当汽封齿试件或汽封背板试件被破坏时，可测量汽封齿试件或汽封背板试件材料的抗拉强度F/S’，S’为汽封齿试件或汽封背板试件的材料破坏面积。
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