CN112461923A - 一种基于相控阵超声横波的发电机护环检测方法 - Google Patents

一种基于相控阵超声横波的发电机护环检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112461923A
CN112461923A CN202011250184.9A CN202011250184A CN112461923A CN 112461923 A CN112461923 A CN 112461923A CN 202011250184 A CN202011250184 A CN 202011250184A CN 112461923 A CN112461923 A CN 112461923A
Authority
CN
China
Prior art keywords
phased array
detection
array ultrasonic
transverse wave
retaining ring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011250184.9A
Other languages
English (en)
Inventor
秦承鹏
王志强
王鹏
侯召堂
陈征
王强
贾若飞
李东江
李梁
王福贵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd filed Critical Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
Priority to CN202011250184.9A priority Critical patent/CN112461923A/zh
Publication of CN112461923A publication Critical patent/CN112461923A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/06—Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
    • G01N29/0609—Display arrangements, e.g. colour displays
    • G01N29/0645—Display representation or displayed parameters, e.g. A-, B- or C-Scan
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/06—Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
    • G01N29/0654—Imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24—Probes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/26—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
    • G01N29/262—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor by electronic orientation or focusing, e.g. with phased arrays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028—Material parameters
    • G01N2291/0289—Internal structure, e.g. defects, grain size, texture
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04—Wave modes and trajectories
    • G01N2291/042—Wave modes
    • G01N2291/0422—Shear waves, transverse waves, horizontally polarised waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04—Wave modes and trajectories
    • G01N2291/044—Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/10—Number of transducers
    • G01N2291/106—Number of transducers one or more transducer arrays

Abstract

本发明公开了一种基于相控阵超声横波的发电机护环检测方法，包括以下步骤：1)计算横波声速CS；2)调整相控阵超声检测仪的参数，通过计算各阵元延迟时间实现相控阵超声声束的聚焦及偏转，然后调整检测参数，以获得目标检测区域的最佳成像效果；3)调整超声仪器的参数，使不同深度、不同角度下Φ1mm横通孔反射回波波幅均达到满屏的80％，并在此基础上增益6dB后作为检测灵敏度；4)利用相控阵超声检测仪对待测发电机护环的外表面进行周向及轴向检测，再根据检测结果依据步骤3)中得到的检测灵敏度判断待测发电机护环是否出现缺陷，该方法能够有效提高护环检测灵敏度和检测结果的可靠性。

Description

一种基于相控阵超声横波的发电机护环检测方法
技术领域
本发明属于无损检测领域，涉及一种基于相控阵超声横波的发电机护环检测方法。
背景技术
发电机护环对汽轮发电机转子绕组端部线圈起保护和紧固作用，是发电机转子的重要金属部件。其受力包括装配过程中产生的装配应力、护环高速转动过程中由于其自身和端部线圈的重量而产生的离心力、转子局部发热产生的温差应力和组织应力、还有由于转子的失磁短路、护环的电烧伤、腐蚀和装配过程中的压痕而产生的集中应力等，情况非常复杂。护环的失效主要是应力腐蚀开裂，应力腐蚀裂纹一般萌生在护环内表面，以腐蚀坑为起始点，向四周沿径向呈放射状扩展，最终导致护环损坏，酿成重大事故。因此，采取一种可靠的方法，利用发电机检修期间对护环尤其是护环内壁进行检测对保证设备的安全运行具有极其重要的意义。
目前，发电机护环检测普遍采用常规A型脉冲超声波检测，检测探头为低频率小角度纵波斜探头和横波探头。该方法是通过观察A型脉冲波型显示来判断护环有无缺陷和缺陷大小及性质，由于信号显示单一，在实际检测中部分缺陷反射波与护环结构波难以分辨，易造成误判或漏检，同时该方法检测波形及图谱无法记录及保存，难以进行检测质量追溯，也不利于对护环状态的监测及对比。
相控阵超声横波检测与常规A型脉冲超声波检测相比，具有多种显示模式，声束角度范围大且能聚焦到重点检测部位，检测图谱可存储等优点，在复杂缺陷的判断等方面具有显著技术优势。因此考虑到护环检测现状，需提出了一种基于相控阵超声横波的发电机护环检测方法，该方法能够提高护环检测灵敏度和检测结果的可靠性。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于相控阵超声横波的发电机护环检测方法，该方法能够有效提高护环检测灵敏度和检测结果的可靠性。
为达到上述目的，本发明所述的基于相控阵超声横波的发电机护环检测方法包括以下步骤：
1)清洁护环外表面，确认护环的材质及结构尺寸，测量护环的纵波声速CL，计算横波声速CS；
2)调整相控阵超声检测仪的参数，通过计算各阵元延迟时间实现相控阵超声声束的聚焦及偏转，然后调整检测参数，以获得目标检测区域的最佳成像效果；
3)调整超声仪器的参数，使不同深度、不同角度下Φ1mm横通孔反射回波波幅均达到满屏的80％，并在此基础上增益6dB后作为检测灵敏度；
4)利用相控阵超声检测仪对待测发电机护环的外表面进行周向及轴向检测，再根据检测结果依据步骤3)中得到的检测灵敏度判断待测发电机护环是否出现缺陷。
步骤1)中横波声速CS为：
Figure BDA0002771336660000031
步骤2)中调整相控阵超声检测仪的参数的具体过程为：
设置聚焦深度F为：
F＝(0.9～1)T (2)
其中，T为检测部位厚度；
设置偏转角度A为：
A＝(30～45)° (3)
扫查模式设置为A型扫描及扇形扫描，且自动扫描时包括B型扫描；
一次激发阵元数量大于等于25个；
阵元频率为2.5～5MHz。
步骤4)中根据检测结果依据步骤3)中得到的检测灵敏度判断待测发电机护环是否出现缺陷的具体过程为：
在步骤3)得到的检测灵敏度下，当周向及轴向检测的反射波达到满屏的40％以上时，则认定出现超标缺陷；
当周向及轴向检测的反射波当量达到晶界回波10dB以上，且长度大于5mm时，则认定出现超标缺陷。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的基于相控阵超声横波的发电机护环检测方法在具体操作时，基于相控阵超声检测技术，利用相控阵超声声束从外表面对护环进行无损检测，检测中考虑了聚焦深度、角度选择、晶片数量及晶片频率影响检测效果的因素，采用扇形扫描及成像，克服了传统超声检测护环时缺陷显示不直观，容易造成缺陷误判的问题，提高了发电机护环内部缺陷检测的可靠性及检测效率，对准确评估发电机护环内部质量状态具有重要意义。
附图说明
图1为本发明在检测时各设备的示意图；
图2为发电机护环缺陷相控阵超声横波检测结果图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1及图2，本发明所述的基于相控阵超声横波的发电机护环检测方法包括以下步骤：
1)清洁护环外表面，清除可能对相控阵超声检测产生影响的污物，选择合适频率及晶片数量的探头，确认护环的材质及结构尺寸，测量护环的纵波声速CL，计算横波声速CS；
其中，横波声速CS为：
Figure BDA0002771336660000041
2)调整相控阵超声检测仪的参数，通过计算各阵元延迟时间实现相控阵超声声束的聚焦及偏转，然后调整检测参数，以获得目标检测区域的最佳成像效果；
设置聚焦深度F为：
F＝(0.9～1)T (2)
其中，T为检测部位厚度；
设置偏转角度A为：
A＝(30～45)° (3)
扫查模式设置为A型扫描及扇形扫描，且自动扫描时包括B型扫描；
一次激发阵元数量大于等于25个；
探头的晶片数量大于等于32个，阵元频率为2.5～5MHz。
声束偏转角度为30°～45°。
3)调整超声仪器的参数，使不同深度、不同角度下Φ1mm横通孔反射回波波幅均达到满屏的80％，并在此基础上增益6dB后作为检测灵敏度；
所述的标准反射体Φ1mm横通孔长度不小于20mm且不小于探头宽度，该标准反射体材质为20号优质碳素结构钢，声速范围为5930m/s～5950m/s。其它要求应符合标准JB/T8428《无损检测超声检测用试块》的相关规定。
4)利用相控阵超声检测仪对待测发电机护环的外表面进行周向及轴向检测，再根据检测结果依据步骤3)中得到的检测灵敏度判断待测发电机护环是否出现缺陷。
参考图2，步骤4)中根据检测结果依据步骤3)中得到的检测灵敏度判断待测发电机护环是否出现缺陷的具体过程为：
在步骤3)得到的检测灵敏度下，当周向及轴向检测的反射波达到满屏的40％以上时，则认定出现超标缺陷；
当周向及轴向检测的反射波当量达到晶界回波10dB以上，且长度大于5mm时，则认定出现超标缺陷。

Claims (8)

1.一种基于相控阵超声横波的发电机护环检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)清洁护环外表面，确认护环的材质及结构尺寸，测量护环的纵波声速CL，计算横波声速CS；
2)调整相控阵超声检测仪的参数，通过计算各阵元延迟时间实现相控阵超声声束的聚焦及偏转，然后调整检测参数，以获得目标检测区域的最佳成像效果；
3)调整超声仪器的参数，使不同深度、不同角度下Φ1mm横通孔反射回波波幅均达到满屏的80％，并在此基础上增益6dB后作为检测灵敏度；
4)利用相控阵超声检测仪对待测发电机护环的外表面进行周向及轴向检测，再根据检测结果依据步骤3)中得到的检测灵敏度判断待测发电机护环是否出现缺陷。
2.根据权利要求1所述的基于相控阵超声横波的发电机护环检测方法，其特征在于，步骤1)中横波声速CS为：
Figure FDA0002771336650000011
3.根据权利要求1所述的基于相控阵超声横波的发电机护环检测方法，其特征在于，步骤2)中调整相控阵超声检测仪的参数的具体过程为：
设置聚焦深度F为：
F＝(0.9～1)T (2)
其中，T为检测部位厚度；
设置偏转角度A为：
A＝(30～45)° (3)。
4.根据权利要求3所述的基于相控阵超声横波的发电机护环检测方法，其特征在于，扫查模式设置为A型扫描及扇形扫描，且自动扫描时包括B型扫描。
5.根据权利要求1所述的基于相控阵超声横波的发电机护环检测方法，其特征在于，一次激发阵元数量大于等于25个。
6.根据权利要求1所述的基于相控阵超声横波的发电机护环检测方法，其特征在于，阵元频率为2.5～5MHz。
7.根据权利要求1所述的基于相控阵超声横波的发电机护环检测方法，其特征在于，在步骤3)得到的检测灵敏度下，当周向及轴向检测的反射波达到满屏的40％以上时，则认定出现超标缺陷。
8.根据权利要求1所述的基于相控阵超声横波的发电机护环检测方法，其特征在于，当周向及轴向检测的反射波当量达到晶界回波10dB以上，且长度大于5mm时，则认定出现超标缺陷。
CN202011250184.9A 2020-11-10 2020-11-10 一种基于相控阵超声横波的发电机护环检测方法 Pending CN112461923A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011250184.9A CN112461923A (zh) 2020-11-10 2020-11-10 一种基于相控阵超声横波的发电机护环检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011250184.9A CN112461923A (zh) 2020-11-10 2020-11-10 一种基于相控阵超声横波的发电机护环检测方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112461923A true CN112461923A (zh) 2021-03-09

Family

ID=74826407

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011250184.9A Pending CN112461923A (zh) 2020-11-10 2020-11-10 一种基于相控阵超声横波的发电机护环检测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112461923A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104515808A (zh) * 2014-12-01 2015-04-15 国网河南省电力公司电力科学研究院 一种汽轮发电机护环超声成像检测方法
CN105181798A (zh) * 2015-08-05 2015-12-23 中冶建筑研究总院有限公司 一种建筑钢结构焊缝超声相控阵检测工艺
CN108414622A (zh) * 2018-02-08 2018-08-17 中兴海陆工程有限公司 不锈钢管对接焊缝相控阵超声检测方法
CN108414617A (zh) * 2018-02-08 2018-08-17 中兴海陆工程有限公司 铁素体类钢小径管对接环焊缝相控阵超声检测方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104515808A (zh) * 2014-12-01 2015-04-15 国网河南省电力公司电力科学研究院 一种汽轮发电机护环超声成像检测方法
CN105181798A (zh) * 2015-08-05 2015-12-23 中冶建筑研究总院有限公司 一种建筑钢结构焊缝超声相控阵检测工艺
CN108414622A (zh) * 2018-02-08 2018-08-17 中兴海陆工程有限公司 不锈钢管对接焊缝相控阵超声检测方法
CN108414617A (zh) * 2018-02-08 2018-08-17 中兴海陆工程有限公司 铁素体类钢小径管对接环焊缝相控阵超声检测方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李亮 等: "发电机护环超声波相控阵检测工艺研究", 《机械设计与制造工程》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103336055B (zh) 用相控阵超声检测核电站主回路管道焊缝质量的方法
US6736011B2 (en) Inspection of shrunk-on steam turbine disks using advanced ultrasonic techniques
US7690257B2 (en) Method and device for checking a welding seam present at one of the interior surfaces of a reactor pressure vessel
JPWO2007004303A1 (ja) 超音波探傷試験における傷高さ測定法並びに装置
EP0012474B1 (en) Method and apparatus for ultrasonic tube inspection
CN106841392A (zh) 一种用于核电站boss焊缝的相控阵超声检测方法
US11081243B2 (en) Device for controlling and measuring welding defects on a cylindrical wall and method implementing same
CN110988139A (zh) 一种浮标底板与舢板焊接相控阵超声检测方法
CN112461924A (zh) 一种基于相控阵超声纵波的发电机护环检测方法
CN112461923A (zh) 一种基于相控阵超声横波的发电机护环检测方法
Vinogradov et al. Development of a novel omnidirectional magnetostrictive transducer for plate applications
EP2972289B1 (en) Ultrasonic examination of components with unknown surface geometries
CN108802182A (zh) 基于掠射激励内表面波的发电机护环检测方法
CN115015391A (zh) 一种螺栓孔裂纹相控阵超声检测装置及方法
Norli et al. Ultrasonic detection of stress corrosion cracks in pipe samples using guided waves
JP7294283B2 (ja) 超音波探傷方法、超音波探傷装置、及び鋼材の製造方法
CN115420796A (zh) 基于相控阵超声双面阵探头的在役发电机护环无损检测方法
CN115112769A (zh) 变压器薄壁壳体单道焊缝内部缺陷的阵列超声检测成像方法
KR102147036B1 (ko) 링타입 초음파 발생기와 수집기를 통한 배관 부식파열 감지장치
Willems et al. Recent improvements regarding ultrasonic crack inspection of pipelines
JP3445914B2 (ja) 超音波検査方法および装置
CN106290584A (zh) 一种用于相控阵超声探头晶片有效性的测试及评价方法
JPH11211700A (ja) 超音波探傷方法、およびそれに用いる超音波探傷装置
CN113125553A (zh) 一种无人机发电机弹性轴超声波检测方法
JPS6126857A (ja) 遠心鋳造管の超音波探傷法の欠陥判定方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination