CN103115960B - 在役汽轮机转子叶片超声相控阵检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在役汽轮机转子叶片超声相控阵检测方法，其特征是按以下步骤进行：步骤一、选用具有扇形扫查功能的相控阵仪器；步骤二、检测相控阵仪器的灵敏度；步骤三、检测方法包括将第二探头放置于垂直叶型外弧面位置进行平行移动扫查内弧面缺陷，平行于叶型扫查纵向缺陷…等；步骤四、缺陷记录。本发明方法能实现对叶片检测部位的全覆盖，增强了检测灵敏度，解决了叶片的结构复杂部件超声信号识别难题，免除了常规超声波探头多次扫查动作，仅需一次扫查即可实现对叶片的全面检测，提高了检测效率，解决了行业内多年以来的检测难题。

Description

在役汽轮机转子叶片超声相控阵检测方法

技术领域

本发明属于无损检测技术领域，具体涉及一种在役汽轮机转子叶片超声相控阵检测方法，适用于发电厂高、中、低压转子叶片叶型、叶根缺陷的检测。

背景技术

叶片是汽轮机上的重要部件，工作条件十分复杂，也是汽轮机最精细、最重要的零件之一，其运行状况对机组的安全可靠起决定性的影响。如果叶片发生断裂，将引起机组振动、通流部分动、静摩擦，同时损失效率；若没有及时发现或及时处理，将引起事故扩大,可能导致整台机组毁坏，其经济损失数以万计。因此，很有必要及时检查叶片尤其是末级叶片发生的各种损伤及缺陷，以期制定防范、改进措施，避免发生大的损失。

超声相控阵技术是当今无损检测和医疗超声领域的研究热点，超声相控阵理论基于常规超声与惠更斯理论，它的原理是：由多个换能器阵元排列成一定形状构成超声阵列换能器，每个阵元都可以独立发射或接收超声波，分别调整每个阵元发射／接收的相位延迟，产生具有不同相位的超声子波束在空间叠加干涉，达到声束偏转和聚焦的效果。它的优点是采用电控方式聚焦，不仅能非常灵活、便捷地控制探头产生声束的轴线、偏转方向、聚焦位置和焦点尺寸等参数，而且精度容易保证。在无损检测中超声相控阵技术能提高信噪比、检测灵敏度及检测效率。

在役转子叶片的超声波检测，目前多以常规超声表面波、纵波和横波检测方法。叶型检验一般采用表面波，表面波探头平行于叶身边沿前后移动，同时略作左右摆动。叶根检测一般采用表面波、纵波、横波检验，以探头扫查所得峰值回波位置作为测评依据，因为叶片结构复杂，端部回波非常不易找到和判断，且油波、结构反射波及表面汽蚀坑等对检测影响较大，反射信号从A形显示上难以辨别。检测效率低，故难于对叶片进行检测和判断。

发明内容

针对在役转子叶片叶型、叶根结构复杂，探头的移动截面尺寸变化大，信号识别困难，叶片厚度薄，不利于声束传播，会产生许多干扰信号，传统超声检测很难给缺陷进行正确判断及定位。本发明的目的在于克服现有超声波检测对在役转子叶片存在的问题，提供一种检测效果好的在役汽轮机转子叶片超声相控阵检测方法，适合对各种型号的叶片叶型、叶根进行全覆盖扫查。

本发明的技术方案是这样实现的：在役汽轮机转子叶片超声相控阵检测方法，按以下步骤进行：

步骤一、选用设备：

1）、要求相控阵仪器具有扇形扫查功能，最小连续可调增益不小于70db；

2）第一探头要求：频率5MHz，16晶片、单一晶片尺寸为0.4×6mm、晶片间隙为0.05mm；第一楔块要求：角度为67°，外壳尺寸L×W×H=125×9×10mm；

3）第二探头要求：频率5MHz，12晶片、单一晶片尺寸为0.5×6mm、晶片间隙为0.05mm；第二楔块要求：角度为35°，外壳尺寸L×W×H=125×9×10mm；

步骤二、检测灵敏度：

利用相控阵仪器和试块按照常规方法制作TCG曲线，用TCG 曲线检测相控阵仪器的灵敏度；

步骤三、检测方法：

1）将第二探头放置于垂直叶型外弧面位置进行平行移动扫查内弧面缺陷，平行于叶型扫查纵向缺陷；

2）将第二探头放置于平行叶型外弧面位置进行平行移动扫查内弧面缺陷，平行于叶型扫查横向缺陷；

3）将第一探头放置于叶型外弧面，垂直叶型顶部，平行叶型顶部扫查内弧面叶型顶部横向缺陷；

4）将第一探头放置于叶型内弧面，垂直叶型顶部，平行叶型顶部扫查外弧面叶型顶部横向缺陷；

5）将第一探头放置于叶型外弧面，垂直叶型根部，平行叶型根部扫查内弧面叶型根部横向缺陷；

6）将第一探头放置于叶型内弧面，垂直叶型根部，平行叶型根部扫查外弧面叶型根部横向缺陷；

7）将第二探头放置于司太立合金背面并平行叶型放置，平行于司太立合金扫查横向缺陷；

8）对带轴封叶根，第一探头垂直于轴封沿轴封平台平行扫查第一菌处内弧面横向缺陷；

9）对无轴封叶根，第二探头垂直于弧面沿第一菌处外侧平面平行扫查第一菌处内弧面横向缺陷；

步骤四、缺陷记录：

1）叶型检测缺陷信号超过TCG曲线时，应在叶片表面作出标记，并予以记录；

2）对带轴封叶根检测有3处信号超过TCG曲线，其中2处为结构反射信号，1处为缺陷信号时，应在叶根表面作出标记，并予以记录；

3）对无轴封叶根检测有3处信号超过TCG曲线，其中2处为结构反射信号，1处为缺陷信号时，应在叶根表面作出标记，并予以记录。

叶片结构复杂，检测中用普通单一探头进行超声波检测难以保证检测的全面性和可靠性，且产生的检测信号难以辨识。本发明方法能实现对叶片检测部位的全覆盖，增强了检测灵敏度，解决了叶片的结构复杂部件超声信号识别难题，免除了常规超声波探头多次扫查动作，仅需一次扫查即可实现对叶片的全面检测，提高了检测效率，解决了行业内多年以来的检测难题。

下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。

附图说明

图1是无轴封叶根示意图。

图2是带轴封叶根示意图。

具体实施方式

本发明方法步骤如下：

一、选择设备：

1）本发明采用RD-Tech公司生产的Omniscan-MX型相控阵仪器，具有扇形扫查功能，连续可调增益80db；

2）选择探头和楔块。探头A：频率5MHz，16晶片、单一晶片尺寸为0.4×6mm、晶片间隙为0.05mm；楔块角度为67°，外壳尺寸L×W×H=125×9×10mm；

3）探头B：频率5MHz，12晶片、单一晶片尺寸为0.5×6mm、晶片间隙为0.05mm；楔块角度为35°，外壳尺寸L×W×H=125×9×10mm；

二、检测灵敏度：

利用相控阵仪器和YP-1试块上不同深度的Φ2×30mm横孔按常规方法制作TCG曲线，用TCG 曲线检测相控阵仪器的灵敏度；

三、检测方法：

参见图1、图2，图中所示A、B、C、D、E、F为无轴封叶根和带轴封叶根上的不同检测部位；

1）叶型边缘部位B检测，扫查类型：扇形扫查；开始角度：30°；结束角度：70°；聚焦距离：20mm，探头紧贴叶型边缘进行扫查；

2）叶型顶部部位C检测，扫查类型：扇形扫查；开始角度：45°；结束角度：70°；聚焦距离：30mm，探头垂直叶型顶部50mm进行平行扫查；

3）叶型根部A检测，扫查类型：扇形扫查；开始角度：50°；结束角度：75°；聚焦距离：50mm，探头垂直叶型根部20mm进行平行扫查；

4）司太立合金部位D检测，扫查类型：扇形扫查；开始角度：30°；结束角度：70°；聚焦距离：20mm，探头垂直置于司太立合金背面，平行边缘进行扫查；

5）带轴封叶根部位F检测，扫查类型：扇形扫查；开始角度：25°；结束角度：65°；聚焦距离：40mm，探头置于轴封距轴封弧面5mm平行扫查；

6）无轴封叶根部位E检测，扫查类型：扇形扫查；开始角度：45°；结束角度：70°；聚焦距离：35mm，探头置于第一菌外平面距平面台阶20mm平行扫查；

四、缺陷记录：

1）叶型检测缺陷信号超过TCG曲线时，应在叶片表面作出标记，并予以记录；

2）对带轴封叶根部位F检测有3处信号超过TCG曲线，其中2处为结构反射信号，1处为缺陷信号时，应在叶根表面作出标记，并予以记录；

3）对无轴封叶根5检测有3处信号超过TCG曲线，其中2处为结构反射信号，1处为缺陷信号时，应在叶根表面作出标记，并予以记录。

Claims (1)

1.一种在役汽轮机转子叶片超声相控阵检测方法，其特征是按以下步骤进行：

步骤一、选用设备：

1）要求相控阵仪器具有扇形扫查功能，最小连续可调增益不小于70db；

2）第一探头要求：频率5MHz，16晶片、单一晶片尺寸为0.4×6mm、晶片间隙为0.05mm；第一楔块要求：角度为67°，外壳尺寸L×W×H=125×9×10mm；

3）第二探头要求：频率5MHz，12晶片、单一晶片尺寸为0.5×6mm、晶片间隙为0.05mm；第二楔块要求：角度为35°，外壳尺寸L×W×H=125×9×10mm；

步骤二、检测灵敏度：

利用相控阵仪器和试块制作TCG曲线，用TCG 曲线检测相控阵仪器的灵敏度；

步骤三、检测方法：

1）将第二探头放置于垂直叶型外弧面位置进行平行移动扫查内弧面缺陷，平行于叶型扫查纵向缺陷；

2）将第二探头放置于平行叶型外弧面位置进行平行移动扫查内弧面缺陷，平行于叶型扫查横向缺陷；

3）将第一探头放置于叶型外弧面，垂直叶型顶部，平行叶型顶部扫查内弧面叶型顶部横向缺陷；

4）将第一探头放置于叶型内弧面，垂直叶型顶部，平行叶型顶部扫查外弧面叶型顶部横向缺陷；

5）将第一探头放置于叶型外弧面，垂直叶型根部，平行叶型根部扫查内弧面叶型根部横向缺陷；

6）将第一探头放置于叶型内弧面，垂直叶型根部，平行叶型根部扫查外弧面叶型根部横向缺陷；

7）将第二探头放置于司太立合金背面并平行叶型放置，平行于司太立合金扫查横向缺陷；

8）对带轴封叶根，第一探头垂直于轴封沿轴封平台平行扫查第一菌处内弧面横向缺陷；

9）对无轴封叶根，第二探头垂直于弧面沿第一菌处外侧平面平行扫查第一菌处内弧面横向缺陷；

步骤四、缺陷记录：

叶型检测缺陷信号超过TCG曲线时，应在叶片表面作出标记，并予以记录。