CN104931587B - 一种超超临界发电机组主汽门用镍基合金螺栓超声波横波声速测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超超临界发电机组主汽门用镍基合金螺栓超声波横波声速测量方法，其首先测量镍基合金螺栓中心孔直径、光杆处直径、螺纹处直径以及螺纹深度。其次，前后移动斜探头，使第2个螺纹处的超声波横波反射波幅达到最大值，测量超声波横波入射点至第2个螺纹处的水平距离，再将通过测量参数计算获得超声波横波传播的实际声程。最后调节超声波探伤仪器上的声速，使得显示的声程与实际声程相同，此时声速即为该类镍基合金螺栓的超声波横波声速。采用本方法，仅用尺子测量镍基合金螺栓的几个参数便可得镍基合金螺栓超声波横波声速，节约了大量成本，简单可靠，可为镍基合金螺栓的超声波横波检验提供准确的声速。

Description

一种超超临界发电机组主汽门用镍基合金螺栓超声波横波声 速测量方法

技术领域

本发明涉及一种超超临界发电机组主汽门用镍基合金螺栓超声波横波声速测量方法。

背景技术

随着超超临界发电机组的大力发展，汽轮机主汽门、调节汽门等，温度高达600℃以上，因此常规的低合金螺栓已难以满足要求。目前，国内运行的为数不多的数台超超临界发电机组的主汽门基本采用高温性能较好的镍基合金螺栓。这种镍基合金螺栓两端为螺纹段，中间为光轴段，并且镍基合金螺栓设有中心孔。

一般发电机组用主汽门用螺栓为低合金材质，因为应用时间较长，加之成本较低，因此可将螺栓破坏，加工成超声波检测用试块，以测量超声波横波声速及探头K值。但是超超临界发电机组运行时间较短，加之镍基合金螺栓价格极其昂贵，一条约为十万元人民币，不允许对其进行破坏后加工成超声波检测用试块，来测量其超声波横波声速。并且镍基合金螺栓与低合金螺栓超声波横波声速相差甚远，也不能在低合金螺栓上测量好超声波横波声速及探头K值后，直接用于检测镍基合金螺栓。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种不用破坏螺栓、简单可靠的超超临界发电机组主汽门用镍基合金螺栓超声波横波声速测量方法。

为解决上述技术问题，本发明包括采用的技术方案为：一种超超临界发电机组主汽门用镍基合金螺栓超声波横波声速测量方法，其包括以下步骤：

1)测量镍基合金螺栓中心孔内径Φ₁，再测量镍基合金螺栓光杆处直径Φ₂，再测量螺纹处直径Φ₃，再测量螺纹深度h；

2)采用超声波探伤仪测量，前后移动斜探头，使第2个螺纹处的超声波横波反射波幅达到最大值，测量超声波横波入射点至第2个螺纹处的水平距离L；

3)将步骤1)和步骤2)中的测量参数运用三角函数计算，获得超声波横波传播的实际声程，记为；

4)调节超声波探伤仪上的声速，使得其显示的声程与实际声程相同，此时的声速即为该类镍基合金螺栓的超声波横波声速。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：采用本方法，仅用尺子测量镍基合金螺栓的几个参数，并运用三角函数计算，便可得镍基合金螺栓超声波横波声速，从而避免将镍基合金螺栓破坏后加工成超声波检测用试块来测量其声速，节约了大量成本，并且简单可靠，可为镍基合金螺栓的超声波横波检验提供准确的声速。

附图说明

图1为镍基合金螺栓纵向剖面图；

图2为超声波横波检验时声波传播路径示意图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明的监测步骤如下：

1)根据图1所示，测量镍基合金螺栓中心孔内径Φ₁，再测量镍基合金螺栓光杆处直径Φ₂，再测量螺纹处直径Φ₃，再测量螺纹深度h。

2)前后移动斜探头1，使第2个螺纹处(因为第1个螺纹通常为加工螺纹时的退刀槽，深度较浅，产生的反射波波幅较低，因此选用第2个螺纹)的超声波横波反射波幅达到最大值，测量超声波横波入射点至第2个螺纹处的水平距离L。

3)根据图2所示，左边三角形长直角边尺寸L₁、短直角边尺寸a₁、斜边尺寸S₁；右边三角形长直角边尺寸L₂、短直角边尺寸a₂、斜边尺寸S₂；S₁+S₂为超声波横波在镍基合金螺栓中的传播声程。

则根据图1所示镍基合金螺栓中心孔内径Φ₁、光杆直径Φ₂、螺纹处直径Φ₃、螺纹深度h：

根据相似三角形原理，则可以得到左边三角形长直角边尺寸L₁、右边三角形长直角边尺寸L₂：

根据直角三角函数计算，则可以得到左边三角形斜边尺寸S₁、右边三角形斜边尺寸S₂：

则超声波横波在镍基合金螺栓中传播的实际声程：

实际声程＝S₁+S₂ (7)

将式1～式6代入式7，则得到超声波横波的实际声程：

4)调节超声波探伤仪器上的声速，使得显示的声程与实际声程相同，此时声速即为该类镍基合金螺栓的超声波横波声速。

下面通过具体实施例来进一步的说明本发明。

实施例

某1000WM超超临界发电机组的中压主汽门用镍基合金螺栓规格为M72×730mm。选用CTS-1008超声波探伤仪，探头频率为2.5MHz，探头晶片尺寸为13mm×13mm，探头K值为2。

通过测定，该探头前沿为14mm。第2个螺纹处的超声波横波反射波幅达到最大值时，探头距螺栓第2个螺纹处水平距离44mm。通过测量：中心孔内径Φ₁＝19.90mm、光杆直径Φ₂＝52.56mm、螺纹处直径Φ₃＝72mm、螺纹深度h＝4.24mm。超声波横波入射点至第2个螺纹处的水平距离L＝58mm(探头前沿14mm与探头到螺栓第2个螺纹处水平距离44mm之和)。

调节超声波探伤仪中的声速，超声波探伤仪显示的声程也会随之变化。超声波探伤仪默认的超声波横波声速为碳钢中的声速3230m/s，当声速调节为2951m/s时超声波探伤仪中显示的声程为69.4mm即显示的超声波横波在镍基螺栓中传播的实际声程。此时2951m/s即为此镍基合金螺栓的超声波横波声速。

采用本发明，仅用尺子测量镍基合金螺栓的几个参数，并运用三角函数计算，便可得镍基合金螺栓超声波横波声速，操作非常方便。

Claims (1)

1.一种超超临界发电机组主汽门用镍基合金螺栓超声波横波声速测量方法，其特征在于：其包括以下步骤：

1)测量镍基合金螺栓中心孔内径Φ₁，再测量镍基合金螺栓光杆处直径Φ₂，再测量螺纹处直径Φ₃，再测量螺纹深度h；

2)采用超声波探伤仪测量，前后移动斜探头，使第2个螺纹处的超声波横波反射波幅达到最大值，测量超声波横波入射点至第2个螺纹处的水平距离L；

3)将步骤1)和步骤2)中的测量参数运用三角函数计算，获得超声波横波传播的实际声程，记为

4)调节超声波探伤仪上的声速，使得其显示的声程与实际声程相同，此时的声速即为该类镍基合金螺栓的超声波横波声速。