CN109490420A - 一种在役汽轮机叶片t型叶根超声波检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在役汽轮机叶片T型叶根超声波检测方法，包括其包括以下步骤：S1确定尺寸、S2选择超声波探头、S3选择入射点、S4模拟路径、S5实际操作、S6确定裂纹位置；步骤S1:根据T型叶根图纸确定结构尺寸；步骤S2：选择常规超声波探头，折射角度宜选35°～45°，横波入射到叶根变截面倒角时，横波的前进方向与倒角圆弧的夹角，到变成相切状态；步骤S3：将探头在CSK‑ⅠA试块上调节，找到声波在探头上的入射点。本发明的有益效果是，可快速的定位到汽轮机叶片的裂纹的位置，操作方式较为简单；本案的汽轮机叶片检测方法的准确率较高；本案的汽轮机叶片检测方法受环境的局限性小。

Description

一种在役汽轮机叶片T型叶根超声波检测方法
技术领域
本发明涉及汽轮机叶片检测领域，特别是一种在役汽轮机叶片T型叶根超声波检测方法。
背景技术
火力发电厂汽轮机叶片长期在高温高压环境中运行，受力和工况复杂，主要受汽流从进汽向出汽方向的推力、转子高速运转下的离心力、汽轮机启停机时的交变应力和热应力，以及因气流波动引起的震动作用和叶根槽对叶根的拘束作用。汽轮机T型叶根叶片由汽轮机转子叶轮轮缘T型叶根槽固定，经长时间运行，易在叶根变截面部位产生裂纹。
目前，为了预防汽轮机运行中T型叶根裂纹导致的叶片脱落事故，通常采用超声波检测法对T型叶根变截面部位进行无损检测，可选择纵波检测、横波检测、表面波检测和变形波检测。但由于T型叶片结构尺寸多样，每种方法都有自身局限性：
纵波检测时，叶身一侧T型叶根端面非叶身接触区尺寸太小或检测空间有限，不能放置纵波探头或纵波探头无法移动；
横波检测时，叶片叶身曲率过大，横波探头与叶身接触不上或接触不稳定；
表面波检测时，叶身与叶根连接位置不够平缓，或存在结构突变时，表面波声束不能到达被检部位；
变形波检测时，受外露肩台尺寸限制，一般需要定制特殊小晶片、短前沿探头，以使声波入射点在外露肩台上，如果外露肩台尺寸过小，定制探头也不能使入射点在外露肩台上或声束折射角度不能满足使声波到达变截面倒角位置产生变形波，依然不能检测。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种在役汽轮机叶片T型叶根超声波检测方法。
实现上述目的本发明的技术方案为，一种在役汽轮机叶片T型叶根超声波检测方法，其包括以下步骤：S1确定尺寸、S2选择超声波探头、S3选择入射点、S4模拟路径、S5实际操作、S6确定裂纹位置。
步骤S1:根据T型叶根图纸确定结构尺寸；
步骤S2：选择常规超声波探头，折射角度宜选35°～45°，横波入射到叶根变截面倒角时，横波的前进方向与倒角圆弧的夹角，到变成相切状态；
步骤S3：将探头在CSK-ⅠA试块上调节，找到声波在探头上的入射点；
步骤S4：采用CAD模拟超声波路径，选择合适入射角度探头，调节探头放置位置；
步骤S5:将超声波探头按照预先模拟形式放置在外露肩台位置，并使入射声波到达T型叶根与叶身非接触区端面，产生一次反射波，使一次反射波主声束能到达变截面倒角处并产生变形波；
步骤S6：通过变形波的位置确定裂纹位置。
进一步的，所述超声波探头尺寸根据T型叶根肩台外露部位尺寸选择。
进一步的，所述步骤S2当超声波探头横波以临界角＜θ＜π/2的角度入射到变截面倒角时，激发出沿工件表面前进的变形波，变形波声速约为入射横波声速的0.86倍。
进一步的，所述步骤S3中叶根材质声速与CSK-ⅠA材质声速差异不超过±50m/s。
进一步的，所述步骤S4中，应使一次反射波主声束到达变截面倒角处，并产生变形波。
进一步的，所述步骤S5，应在检测时提高相应灵敏度来补偿声波在传输过程中的衰减。
利用本发明的技术方案制作的一种在役汽轮机叶片T型叶根超声
波检测方法，本检测方法具有以下特点：
1、可快速的定位到汽轮机叶片的裂纹的位置，操作方式较为简单；
2、本案的汽轮机叶片检测方法的准确率较高；
3、本案的汽轮机叶片检测方法受环境的局限性小。
附图说明
图1是本发明所述一种在役汽轮机叶片T型叶根超声波检测方法的声波进入工件结构示意图；
图2是本发明所述一种在役汽轮机叶片T型叶根超声波检测方法的T型叶根正视图结构示意图；
图3是本发明所述一种在役汽轮机叶片T型叶根超声波检测方法的T型叶根顶视结构示意图；
图4是本发明所述一种在役汽轮机叶片T型叶根超声波检测方法的单T型叶根检测的结构示意图；
图5是本发明所述一种在役汽轮机叶片T型叶根超声波检测方法的双T型叶根检测结构示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1-4所示，一种在役汽轮机叶片T型叶根超声波检测方法；
实施例1：
请参阅附图1-4，根据T型叶根图纸确定结构尺寸，横波入射到变截面倒角时，横波的前进方向与倒角圆弧的夹角不断变化，直到变成相切状态，而当横波以临界角＜θ＜π/2的角度入射到变截面倒角时，除产生横波外，还激发出沿工件表面前进的变形波，如图1，变形波声速约为入射横波声速的0.86倍，为适应现场检测需要，本方法选择常规超声波探头，折射角度宜选35°～45°，也可选择其他角度探头，但应进行试验验证。探头尺寸根据T型叶根肩台外露部位尺寸选择。将探头在CSK-ⅠA试块上调节，找到声波在探头上的入射点。需注意叶根材质声速与CSK-ⅠA材质声速差异，不应超过±50m/s，根据结构尺寸，采用CAD模拟超声波路径，选择合适入射角度探头，调节探头放置位置，使一次反射波主声束能到达变截面倒角处，并产生变形波，不同尺寸叶根可选择探头不是唯一，将探头按照预先模拟形式放置在外露肩台位置，并使入射声波到达T型叶根与叶身非接触区端面，产生一次反射波，使一次反射波主声束能到达变截面倒角处，并产生变形波，如图2、图3。因为此变形波为入射横波经过一次反射后到达变截面倒角处再激发而形成，应在检测时提高相应灵敏度来补偿声波在传输过程中的衰减。
对于单T型叶根，无缺陷时，超声仪屏幕存在固有回波；有缺陷时，在固有回波前产生缺陷反射回波，如图4，缺陷超声反射波所在位置声程包含2部分，部分1为入射横波与一次反射横波到达变截面倒角时的声程，部分2是一次反射横波到达变截面倒角时产生的变形波继续传播，直至遇到缺陷而返回时的声程。因为两部分传播时声速不同，应进行如下计算以确定缺陷实际位置，如图1。
仪器显示声程S0，从变截面倒角至缺陷距离为Sx,则：
Sx＝0.86(S0-2l0/Sinβ)
实施例2：同实施例1中S1-S5,对于双T型叶根，一次反射波除在变截面倒角位置产生变形波外，还继续传播，并在叶根内部进行多次反射和折射，产生结构回波，如图5。
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种在役汽轮机叶片T型叶根超声波检测方法，其特征在于，其包括以下步骤：S1确定尺寸、S2选择超声波探头、S3选择入射点、S4模拟路径、S5实际操作、S6确定裂纹位置。
步骤S1:根据T型叶根图纸确定结构尺寸；
步骤S2：选择常规超声波探头，折射角度宜选35°～45°，横波入射到叶根变截面倒角时，横波的前进方向与倒角圆弧的夹角，到变成相切状态；
步骤S3：将探头在CSK-ⅠA试块上调节，找到声波在探头上的入射点；
步骤S4：采用CAD模拟超声波路径，选择合适入射角度探头，调节探头放置位置；
步骤S5:将超声波探头按照预先模拟形式放置在外露肩台位置，并使入射声波到达T型叶根与叶身非接触区端面，产生一次反射波，使一次反射波主声束能到达变截面倒角处并产生变形波；
步骤S6：通过变形波的位置确定裂纹位置。
2.根据权利要求1所述的一种在役汽轮机叶片T型叶根超声波检测方法，其特征在于，所述超声波探头尺寸根据T型叶根肩台外露部位尺寸选择。
3.根据权利要求1所述的一种在役汽轮机叶片T型叶根超声波检测方法，其特征在于，所述步骤S2当超声波探头横波以临界角＜θ＜π/2的角度入射到变截面倒角时，激发出沿工件表面前进的变形波，变形波声速约为入射横波声速的0.86倍。
4.根据权利要求1所述的一种在役汽轮机叶片T型叶根超声波检测方法，其特征在于，所述步骤S3中叶根材质声速与CSK-ⅠA材质声速差异不超过±50m/s。
5.根据权利要求1所述的一种在役汽轮机叶片T型叶根超声波检测方法，其特征在于，所述步骤S4中，应使一次反射波主声束到达变截面倒角处，并产生变形波。
6.根据权利要求1所述的一种在役汽轮机叶片T型叶根超声波检测方法，其特征在于，所述步骤S5，应在检测时提高相应灵敏度来补偿声波在传输过程中的衰减。
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