CN112345631A - 重型燃机透平叶片TBCs层间裂纹涡流检测探头及制作方法 - Google Patents

重型燃机透平叶片TBCs层间裂纹涡流检测探头及制作方法 Download PDF

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李园园
李永君
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南晴
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Abstract

本发明公开了一种重型燃机透平叶片TBCs层间裂纹涡流检测探头及制作方法，属于无损检测领域，该涡流检测探头包括：磁芯，激励线圈，检测线圈，外壳，探头底部密封，以及信号传输线。该涡流检测探头制作方法包括：制作圆柱体磁芯；绕制激励线圈和检测线圈；加工探头塑钢外壳；制作探头底部密封；用探头底部密封块对外壳底部进行封堵；连接信号传输线。本发明涡流检测探头对透平叶片TBCs层间裂纹信号敏感度高，能够与叶片型面良好贴合，减小因探头摇晃和提离产生的干扰，能够有效检出最小尺寸为深度＝0.1mm、长度＝2mm的透平叶片TBCs层间裂纹缺陷，探头底部密封块的柔性橡胶泥层和绝缘胶布层便于拆卸、更换。

Description

重型燃机透平叶片TBCs层间裂纹涡流检测探头及制作方法
技术领域
本发明属于涡流检测技术领域，具体涉及一种重型燃机透平叶片TBCs层间裂纹涡流检测探头及制作方法。
背景技术
透平叶片是重型燃机的核心部件，由具有优异高温力学性能的高温合金制成。为提高透平叶片的使用温度、抗腐蚀和氧化能力，延长使用寿命，透平叶片表面喷涂热障涂层(Thermal Barrier Coatings，TBCs)。TBCs由表面陶瓷层和粘结层组成，表面陶瓷层主要起隔热降温作用，粘结层的作用是减小陶瓷层与高温合金基体之间因热膨胀系数不匹配造成的应力、提高基体的高温抗氧化与耐腐蚀能力。
透平叶片服役过程中受热应力、离心应力(透平动叶片)、气流冲击力、振动应力等载荷的综合作用，易导致TBCs粘结层与陶瓷层间裂纹萌生、扩展，进而引起TBCs脱落或基体氧化腐蚀，造成透平叶片隔热效果、抗腐蚀和氧化能力下降，危及燃机的安全运行。因此，非常有必要对透平叶片TBCs层间裂纹进行无损检测与评估。
涡流检测技术作为五大常规无损检测技术之一，对被检工件表面或近表面裂纹缺陷很灵敏，是进行透平叶片TBCs层间裂纹检测的有效方法。涡流检测探头是涡流检测系统的重要组成部分，是进行裂纹缺陷识别、尺寸定量、位置确定的重要工具。透平叶片的叶型为曲率渐变的弧面，现有涡流检测探头在检测过程中由于不能与叶片不同位置处的型面有效贴合，易发生提离和摇晃，产生较大的干扰信号，导致误判和漏检的概率增大，不适用透平叶片TBCs层间裂纹缺陷检测。
发明内容
本发明的目的是提供一种重型燃机透平叶片TBCs层间裂纹涡流检测探头及制作方法，用于重型燃机透平叶片TBCs层间裂纹涡流检测。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现：
重型燃机透平叶片TBCs层间裂纹涡流检测探头，包括磁芯、激励线圈、检测线圈、外壳以及探头底部密封块；其中，外壳具有中空腔体且一端开口，磁芯设置在外壳，激励线圈和检测线圈分别螺旋缠绕在磁芯上，激励线圈和检测线圈通过信号传输线引出至外壳外，探头底部密封块设置在外壳的开口端。
本发明进一步的改进在于，磁芯选用锰-锌铁氧体。
本发明进一步的改进在于，磁芯的直径为1mm～2mm，长度为4mm～6mm。
本发明进一步的改进在于，激励线圈和检测线圈均高强度漆包铜线。
本发明进一步的改进在于，铜线直径为0.05mm～0.08mm。
本发明进一步的改进在于，外壳采用塑钢制成。
本发明进一步的改进在于，外壳的外径为5mm～7mm。
本发明进一步的改进在于，探头底部密封块由硬质橡胶层、柔性橡胶泥层和绝缘胶布层组成，硬质橡胶层靠近外壳的开口端设置。
本发明进一步的改进在于，硬质橡胶层的厚度小于1.5mm，柔性橡胶泥层的厚度小于2mm。
重型燃机透平叶片TBCs层间裂纹涡流检测探头的制作方法，包括以下步骤：
第一步：制作锰-锌铁氧体圆柱体磁芯1个；
第二步：绕制涡流检测激励线圈1个和检测线圈1个，线圈内径为1.5mm～2.5mm，外径为4mm～6mm；
第三步：将涡流检测激励线圈和检测线圈套在磁芯上，并固定；
第四步：加工探头塑钢外壳，外径为5mm～7mm；
第五步：制作探头底部密封硬质橡胶层；
第六步：向探头底部密封硬质橡胶层中填充柔性橡胶泥层，柔性橡胶泥层略凸起；
第七步：用绝缘胶布层包裹柔性橡胶泥层头部；
第八步：用第五～第七步制作好的探头底部密封块对外壳底部进行封堵；
第九步：连接信号传输线，得到TBCs层间裂纹涡流检测探头。
本发明至少具有如下有益的技术效果：
1、对因探头颤动造成的信号干扰敏感度低；
2、探头能够与透平叶片型面良好贴合，减小因探头摇晃和提离产生的信号干扰；
3、对透平叶片TBCs层间裂纹信号敏感度高，能够有效检出最小尺寸为深度＝0.1mm、长度＝2mm的透平叶片TBCs层间裂纹缺陷；
4、探头底部密封块的柔性橡胶泥层和绝缘胶布层便于拆卸、更换；
5、所用磁芯、线圈、塑钢外壳、硬质橡胶层、柔性橡胶泥层、绝缘胶布层、信号传输线均为常见材料，本领域普通技术人员都能够较为方便地获得。
附图说明
图1为本发明重型燃机透平叶片TBCs层间裂纹涡流检测探头的结构示意图；
附图标记说明：
1-磁芯，2-激励线圈，3-检测线圈，4-外壳，5-硬质橡胶层，6-柔性橡胶泥层，7-绝缘胶布层，8-信号传输线。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做出进一步的说明。
如图1所示，本发明提供的重型燃机透平叶片TBCs层间裂纹涡流检测探头，包括磁芯1、激励线圈2、检测线圈3、外壳4以及探头底部密封块；其中，外壳4具有中空腔体且一端开口，磁芯1设置在外壳4，激励线圈2和检测线圈3分别螺旋缠绕在磁芯1上，激励线圈2和检测线圈3通过信号传输线8引出至外壳4外，探头底部密封块设置在外壳4的开口端。磁芯的作用是用来构成电磁感应所需的磁路，减少磁通变化时所引起的涡流损失；线圈由激励线圈和检测线圈组成，线圈的材料、形状、尺寸等对最终检测结果的精度和可靠性至关重要；为减小信号干扰，外壳采用塑钢；探头底部密封块由硬质橡胶层、柔性橡胶泥层、绝缘胶布层组成，能够与透平叶片型面良好贴合，使涡流检测线圈与检测面的提离最小，以便获得最大的检测灵敏度。
其中磁芯选用锰-锌铁氧体，直径为1mm～2mm，长度为4mm～6mm。线圈材料选用高强度漆包铜线，铜线直径为0.05mm～0.08mm。外壳采用塑钢，减小信号干扰，外径为5mm～7mm。
探头底部密封块由硬质橡胶层5、柔性橡胶泥层6和绝缘胶布层7组成，具有很好的柔性、耐磨性好、韧性佳，能够与叶片型面能良好贴合，适应透平叶片不同位置处型面曲率的变化。
实施例1
如图1所示，一种重型燃机透平叶片TBCs层间裂纹涡流检测探头，包括：磁芯1，激励线圈2，检测线圈3，外壳4，硬质橡胶层5，柔性橡胶泥层6，绝缘胶布层7，信号传输线8。
本实施例具体可以这样实现：
1)制作锰-锌铁氧体圆柱体磁芯1个，磁芯直径为1.5mm，长度为5mm；
2)选用直径为0.06mm的铜线，绕制涡流检测激励线圈1个和检测线圈1个，线圈内径均为2mm，外径均为4mm；
3)将涡流检测激励线圈和检测线圈套在磁芯上，并固定；
4)加工探头塑钢外壳1个，外径为6mm；
5)制作探头底部密封硬质橡胶层1个，厚度为1.2mm；
6)向探头底部密封硬质橡胶层中填充柔性橡胶泥层，柔性橡胶泥层略凸起，柔性橡胶泥层厚度为1.5mm；
7)用绝缘胶布层包裹柔性橡胶泥层头部；
8)用5)～7)制作好的探头底部密封块对外壳底部进行封堵；
9)连接信号传输线。
应用涡流检测探头的涡流检测过程如下：
1)连接涡流探头，开启涡流仪，设定检测工艺参数及报警范围；
2)在对比试块上调试仪器灵敏度；
3)对被检件进行检测；
4)借助对比试块对被检件中的裂纹进行评定；
5)检测完毕再采用对比试块校对涡流仪，如无变化，可以验收被检件，如有变化，应重新对被检件进行检测；
6)关闭涡流仪。
实施例2
如图1所示，一种重型燃机透平叶片TBCs层间裂纹涡流检测探头，包括：磁芯1，激励线圈2，检测线圈3，外壳4，硬质橡胶层5，柔性橡胶泥层6，绝缘胶布层7，信号传输线8。
本实施例具体可以这样实现：
1)制作锰-锌铁氧体圆柱体磁芯1个，磁芯直径为2mm，长度为6mm；
2)选用直径为0.06mm的铜线，绕制涡流检测激励线圈1个和检测线圈1个，线圈内径均为2mm，外径均为4mm；
3)将涡流检测激励线圈和检测线圈套在磁芯上，并固定；
4)加工探头塑钢外壳1个，外径为7mm；
5)制作探头底部密封硬质橡胶层1个，厚度为1mm；
6)向探头底部密封硬质橡胶层中填充柔性橡胶泥层，柔性橡胶泥层略凸起，柔性橡胶泥层厚度为1.8mm；
7)用绝缘胶布层包裹柔性橡胶泥层头部；
8)用5)～7)制作好的探头底部密封块对外壳底部进行封堵；
9)连接信号传输线。
应用涡流检测探头的涡流检测过程如下：
1)连接涡流探头，开启涡流仪，设定检测工艺参数及报警范围；
2)在对比试块上调试仪器灵敏度；
3)对被检件进行检测；
4)借助对比试块对被检件中的裂纹进行评定；
5)检测完毕再采用对比试块校对涡流仪，如无变化，可以验收被检件，如有变化，应重新对被检件进行检测；
6)关闭涡流仪。
上述实施例只为说明本发明的技术构思和特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.重型燃机透平叶片TBCs层间裂纹涡流检测探头，其特征在于，包括磁芯(1)、激励线圈(2)、检测线圈(3)、外壳(4)以及探头底部密封块；其中，外壳(4)具有中空腔体且一端开口，磁芯(1)设置在外壳(4)，激励线圈(2)和检测线圈(3)分别螺旋缠绕在磁芯(1)上，激励线圈(2)和检测线圈(3)通过信号传输线(8)引出至外壳(4)外，探头底部密封块设置在外壳(4)的开口端。
2.根据权利要求1所述的重型燃机透平叶片TBCs层间裂纹涡流检测探头，其特征在于，磁芯(1)选用锰-锌铁氧体。
3.根据权利要求1所述的重型燃机透平叶片TBCs层间裂纹涡流检测探头，其特征在于，磁芯(1)的直径为1mm～2mm，长度为4mm～6mm。
4.根据权利要求1所述的重型燃机透平叶片TBCs层间裂纹涡流检测探头，其特征在于，激励线圈(2)和检测线圈(3)均高强度漆包铜线。
5.根据权利要求4所述的重型燃机透平叶片TBCs层间裂纹涡流检测探头，其特征在于，铜线直径为0.05mm～0.08mm。
6.根据权利要求1所述的重型燃机透平叶片TBCs层间裂纹涡流检测探头，其特征在于，外壳(4)采用塑钢制成。
7.根据权利要求1所述的重型燃机透平叶片TBCs层间裂纹涡流检测探头，其特征在于，外壳(4)的外径为5mm～7mm。
8.根据权利要求1所述的重型燃机透平叶片TBCs层间裂纹涡流检测探头，其特征在于，探头底部密封块由硬质橡胶层(5)、柔性橡胶泥层(6)和绝缘胶布层(7)组成，硬质橡胶层(5)靠近外壳(4)的开口端设置。
9.根据权利要求1所述的重型燃机透平叶片TBCs层间裂纹涡流检测探头，其特征在于，硬质橡胶层(5)的厚度小于1.5mm，柔性橡胶泥层(6)的厚度小于2mm。
10.重型燃机透平叶片TBCs层间裂纹涡流检测探头的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：制作锰-锌铁氧体圆柱体磁芯1个；
第二步：绕制涡流检测激励线圈1个和检测线圈1个，线圈内径为1.5mm～2.5mm，外径为4mm～6mm；
第三步：将涡流检测激励线圈和检测线圈套在磁芯上，并固定；
第四步：加工探头塑钢外壳，外径为5mm～7mm；
第五步：制作探头底部密封硬质橡胶层；
第六步：向探头底部密封硬质橡胶层中填充柔性橡胶泥层，柔性橡胶泥层略凸起；
第七步：用绝缘胶布层包裹柔性橡胶泥层头部；
第八步：用第五～第七步制作好的探头底部密封块对外壳底部进行封堵；
第九步：连接信号传输线，得到TBCs层间裂纹涡流检测探头。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001349875A (ja) * 2000-06-09 2001-12-21 Central Japan Railway Co 渦流探傷用プローブ
US20030038628A1 (en) * 2001-08-27 2003-02-27 Nath Shridhar Champaknath Self reference eddy current probe, measurement system, and measurement method
JP2010066115A (ja) * 2008-09-10 2010-03-25 Toyota Motor Corp レーザクラッド加工によるクラッド層の検査方法
CN102183579A (zh) * 2011-02-21 2011-09-14 南京农业大学 涡流检测探头
CN103439405A (zh) * 2013-09-13 2013-12-11 爱德森（厦门）电子有限公司 铁芯与铁氧体芯合成多功能电磁检测传感器及其检测方法
CN111380961A (zh) * 2020-03-31 2020-07-07 南昌航空大学 一种超高温铸锻件检测电磁超声探头及在线快速检测方法
CN213456774U (zh) * 2020-11-20 2021-06-15 西安热工研究院有限公司 一种重型燃机透平叶片TBCs层间裂纹涡流检测探头

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001349875A (ja) * 2000-06-09 2001-12-21 Central Japan Railway Co 渦流探傷用プローブ
US20030038628A1 (en) * 2001-08-27 2003-02-27 Nath Shridhar Champaknath Self reference eddy current probe, measurement system, and measurement method
JP2010066115A (ja) * 2008-09-10 2010-03-25 Toyota Motor Corp レーザクラッド加工によるクラッド層の検査方法
CN102183579A (zh) * 2011-02-21 2011-09-14 南京农业大学 涡流检测探头
CN103439405A (zh) * 2013-09-13 2013-12-11 爱德森（厦门）电子有限公司 铁芯与铁氧体芯合成多功能电磁检测传感器及其检测方法
CN111380961A (zh) * 2020-03-31 2020-07-07 南昌航空大学 一种超高温铸锻件检测电磁超声探头及在线快速检测方法
CN213456774U (zh) * 2020-11-20 2021-06-15 西安热工研究院有限公司 一种重型燃机透平叶片TBCs层间裂纹涡流检测探头

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