CN113252783A - 一种反t型叶根槽开裂a型脉冲表面波检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种反T型叶根槽开裂A型脉冲表面波检测方法,包括下述步骤:通过A型脉冲仪器及表面波探头组成检测系统,通过T型试块或者通用试块校准检测系统的零偏及声速;使用T型试块及通用试块调节A型脉冲仪器的参数,确定A型脉冲仪器的基准灵敏度;根据上述基准灵敏度确定扫查灵敏度,再利用检测系统对待检反T型叶根槽进行检测,并根据A型脉冲仪器的屏幕上显示的回波波形判断待检反T型叶根槽的外包倒圆处是否产生开裂,该方法能够有效检测反T型叶根槽外包倒圆处开裂,且具有检测效率及可靠性较高的特点,检测成本较低。
Description
技术领域
本发明属于无损检测领域,涉及一种反T型叶根槽开裂A型脉冲表面波检测方法。
背景技术
转子为高速转动部件,其运行环境和受力复杂,轮缘叶根槽不仅长期承受径向应力、剪切应力等复杂应力作用,还要受高温介质的影响,其安全状况直接影响到机组能否安全可靠运行。由于T型叶根及叶根槽结构简单,易加工、装配精度高等特点,目前应用广泛。随着服役时间的累积,原始冶金或制造缺陷会在应力的作用下进一步扩展成危害性裂纹,材质本身也会在高温高压下发生蠕变等性能劣化,在应力交变部位产生疲劳裂纹,进而发生开裂事故,因此,加强转子叶轮轮缘反T型叶根槽的检测显得尤为重要。
根据对叶轮轮缘反T型叶根槽的力学分析结果,并结合实际发生的缺陷案例,叶轮轮缘反T型叶根槽存在两个应力集中部位,分别为外包倒圆位置(图1中1处)和内端壁上倒圆位置(图1中5处),外包倒圆位置比内端壁上倒圆位置安全系数更低,一般首先发生开裂。
目前常用的检测方法:(1)渗透或磁粉检测,该方法需要对叶片进行拆解,工作量大,检测效率低,应用较少,一般仅作为叶根开裂后的验证方法。(2)A型脉冲超声横波检测,该检测方法不需要拆卸叶片,但需要更换多种不同K值的探头,使声束到达检测部位,部分检测面移动空间受限,基本无法检测;同时由于反射回波信号单一,显示不直观,对检测人员的波形分析能力及经验要求较高,检测存在盲区,检测效率低,可靠性较差,目前应用较多。(3)相控阵超声检测技术,该检测技术不需要拆卸叶片,可实现多角度检测材料内部缺陷的一种检测技术。对狭小空间及异型复杂构件检测,相较A型脉冲超声横波检测具有准确度高,灵敏度高等特点。但该技术设备成本昂贵,检测人员需要进行专业培训方可使用,推广使用存在一定困难,目前应用较少。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点,提供了一种反T型叶根槽开裂A型脉冲表面波检测方法,该方法能够有效检测反T型叶根槽外包倒圆处开裂,且具有检测效率及可靠性较高的特点,检测成本较低。
为达到上述目的,本发明所述的反T型叶根槽开裂A型脉冲表面波检测方法包括下述步骤:
1)确定反T型叶根槽外包倒圆处为检测区域,以检测区域的上平面、斜面或侧面位置为扫查面,对扫查面进行预处理;
2)选取表面波探头;
3)选取T型试块及通用试块;
4)通过A型脉冲仪器及表面波探头组成检测系统,通过T型试块或者通用试块校准检测系统的零偏及声速;
5)使用T型试块及通用试块调节A型脉冲仪器的参数,确定A型脉冲仪器的基准灵敏度;
6)根据上述基准灵敏度确定扫查灵敏度,再利用检测系统对待检反T型叶根槽进行检测,并根据A型脉冲仪器的屏幕上显示的回波波形判断待检反T型叶根槽的外包倒圆处是否产生开裂。
步骤1)中对扫查面进行预处理的具体过程为:
清洗扫查面的氧化层及油污,扫查面的粗糙度小于等于6.3μm。
表面波探头的标称频率为2.5MHz~5MHz。
T型试块的材质及结构与待检反T型叶根槽相同,T型试块的侧面上加工有长度、宽度及深度分别为5mm、0.2mm及0.5mm的第一人工槽,且T型试块外包倒圆处的一侧面加工有长度、宽度及深度分别为10mm、0.2mm及0.5mm的第二人工槽,T型试块外包倒圆处的另一侧为无缺陷的外包倒圆。
通用试块的材质与待检反T型叶根槽相同,通用试块上设置有直角边,其中,直角边的长度大于等于100mm,宽度大于等于20mm,表面粗糙度Ra小于等于6.3μm。
通过T型试块或通用试块校准检测系统的零偏及声速,使A型脉冲仪器显示的缺陷位置与实际位置距离相符。
步骤5)中,使用T型试块,调节A型脉冲仪器的相关参数,使不同声程处,第一人工槽的反射回波调整至满屏幕的40%,并依此制作DAC曲线,使得最大声程大于T型叶根槽外包倒圆角与表面波探头前沿之间的最大表面距离;
使用通用试块,调节A型脉冲仪器的相关参数,使不同声程处,通用试块上直角边的反射回波调整至满屏幕的80%,并依此制作DAC曲线,使得最大声程大于T型叶根槽外包倒圆处与表面波探头前沿之间的最大表面距离。
在基准灵敏度基础上增益6dB作为扫查灵敏度,且使最大声程处DAC曲线高于满屏的20%。
当A型脉冲仪器的屏幕上出现双波峰,则待检反T型叶根槽的外包倒圆处未发生开裂;当A型脉冲仪器的屏幕上出现单波峰,则待检反T型叶根槽的外包倒圆处产生开裂。
本发明具有以下有益效果:
本发明所述的反T型叶根槽开裂A型脉冲表面波检测方法在具体操作时,直接通过表面波探头与A型脉冲仪器形成的检测系统对反T型叶根槽进行检测,不需要拆卸叶片,不受空间位置限制,操作简单,缺陷判定原理简单清晰,反射波形特征明显,容易识别,能够有效检测反T型叶根槽外包倒圆处开裂,检测成本低,检测效率高,可靠性高,具有工程应用价值。
附图说明
图1为本发明的流程图;
图2为本发明中反T型叶根槽的示意图;
图3为检测时的示意图;
图4为无开裂时的波形图;
图5为开裂时的波形图。
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,本发明所述的反T型叶根槽开裂A型脉冲表面波检测方法包括下述步骤:
1)反T型叶根槽表面处理
确定反T型叶根槽外包倒圆处为检测区域,以检测区域的上平面、斜面或侧面位置为扫查面,清洗扫查面的氧化层及油污,扫查面的粗糙度小于等于6.3μm;参考图2,图2中,a为外包倒圆位置,b为上平面位置、c为斜面位置,d为侧面位置,e为内端壁上倒圆位置,f为反T型叶根槽本体。
2)选取表面波探头;
表面波探头的标称频率为2.5MHz~5MHz。
3)选取T型试块及通用试块;
T型试块的材质及结构与待检反T型叶根槽相同,T型试块的侧面上加工有长度、宽度及深度分别为5mm、0.2mm及0.5mm的第一人工槽,且T型试块外包倒圆处的一侧面加工有长度、宽度及深度分别为10mm、0.2mm及0.5mm的第二人工槽,T型试块外包倒圆处的另一侧为无缺陷的外包倒圆。
通用试块的材质与待检反T型叶根槽相同,通用试块上设置有直角边,其中,直角边的长度大于等于100mm,宽度大于等于20mm,表面粗糙度Ra小于等于6.3μm。
4)通过A型脉冲仪器及表面波探头组成检测系统,通过T型试块或者通用试块校准检测系统的零偏及声速;
通过T型试块或通用试块校准检测系统的零偏及声速,使A型脉冲仪器显示的缺陷位置与实际位置距离相符。
5)使用T型试块及通用试块调节A型脉冲仪器的参数,确定A型脉冲仪器的基准灵敏度;
使用T型试块,调节A型脉冲仪器的相关参数,使不同声程处,第一人工槽的反射回波调整至满屏幕的40%,并依此制作DAC曲线,使得最大声程大于T型叶根槽外包倒圆角与表面波探头前沿之间的最大表面距离;
使用通用试块,调节A型脉冲仪器的相关参数,使不同声程处,通用试块上直角边的反射回波调整至满屏幕的80%,并依此制作DAC曲线,使得最大声程大于T型叶根槽外包倒圆处与表面波探头前沿之间的最大表面距离。
6)根据上述基准灵敏度确定扫查灵敏度,再利用检测系统对待检反T型叶根槽进行检测,并根据A型脉冲仪器的屏幕上显示的回波波形判断待检反T型叶根槽的外包倒圆处是否产生开裂。
在基准灵敏度基础上增益6dB作为扫查灵敏度,且使最大声程处DAC曲线高于满屏的20%。
当A型脉冲仪器的屏幕上出现双波峰,则待检反T型叶根槽的外包倒圆处未发生开裂;当A型脉冲仪器的屏幕上出现单波峰,则待检反T型叶根槽的外包倒圆处产生开裂。
实施例一
某汽轮机高中压转子均采用T型叶片,叶轮轮缘为反T型叶根槽结构,参考图2,该转子于1995年投运至今,现需要对反T型槽外包倒圆处进行检测,以期发现是否存在开裂。
采用本发明进行检测,包括以下步骤:
1)反T型叶根槽表面处理
采用砂纸等打磨反T型叶根槽上平面、斜面及侧面,去除表面氧化皮,使其表面粗糙度Ra值不大于6.3μm,使用清洗剂等去除表面影响超声耦合的污物。
2)选择探头
选择5P9×9SM(频率为5MHz,晶片尺寸9mm×9mm,表面波)探头。
3)试块选择
选择通用试块,该试块制作材质与被检反T型叶根槽相近,存在直角边,直角边所在侧面的长度为120mm,宽度为20mm,表面粗糙度Ra不大于6.3μm。
4)检测系统校准
使用连接线连接A型脉冲仪器和表面波探头,以组成检测系统,在通用试块上校准检测系统零偏及声速,使仪器显示缺陷位置反射波与实际位置距离相符。
5)基准灵敏度设置
使用校准后的检测系统,调解仪器相关参数,使不同声程处,直角边反射回波调整至满屏幕的80%,依此制作DAC曲线,根据本实施例反T型叶根槽尺寸,设置最大声程为36mm。
6)检测实施
扫查灵敏度为在上述基准灵敏度的基础上增益6dB,且使最大声程处DAC曲线高于满屏的20%。在反T型叶根槽斜面(图2中位置c)施加耦合剂,放置表面波探头在叶根槽斜面,使表面波向外包倒圆处(图2中位置a)传波,沿斜面圆周方向移动探头观察超声仪器屏幕显示波形图。
7)缺陷判定
在探头移动过程中发现仪器波形如图4所示,呈双峰显示,前波峰为表面波外包倒圆处(图2中位置a)反射回波,后波峰为外包倒圆处(图2中位置a)产生的回波,判定为未开裂。
当探头移动至某一位置时,波形如图5所示,呈单峰显示,经测量外包倒圆处(图2中位置a)距探头前沿距离与仪器显示相符,未发现表面波在倒圆处的变型回波,该外包倒圆处判定存在开裂。
Claims (9)
1.一种反T型叶根槽开裂A型脉冲表面波检测方法,其特征在于,包括下述步骤:
1)确定反T型叶根槽外包倒圆处为检测区域,以检测区域的上平面、斜面或侧面位置为扫查面,对扫查面进行预处理;
2)选取表面波探头;
3)选取T型试块及通用试块;
4)通过A型脉冲仪器及表面波探头组成检测系统,通过T型试块或者通用试块校准检测系统的零偏及声速;
5)使用T型试块及通用试块调节A型脉冲仪器的参数,确定A型脉冲仪器的基准灵敏度;
6)根据上述基准灵敏度确定扫查灵敏度,再利用检测系统对待检反T型叶根槽进行检测,并根据A型脉冲仪器的屏幕上显示的回波波形判断待检反T型叶根槽的外包倒圆处是否产生开裂。
2.根据权利要求1所述的反T型叶根槽开裂A型脉冲表面波检测方法,其特征在于,步骤1)中对扫查面进行预处理的具体过程为:
清洗扫查面的氧化层及油污,扫查面的粗糙度小于等于6.3μm。
3.根据权利要求1所述的反T型叶根槽开裂A型脉冲表面波检测方法,其特征在于,表面波探头的标称频率为2.5MHz~5MHz。
4.根据权利要求1所述的反T型叶根槽开裂A型脉冲表面波检测方法,其特征在于,T型试块的材质及结构与待检反T型叶根槽相同,T型试块的侧面上加工有长度、宽度及深度分别为5mm、0.2mm及0.5mm的第一人工槽,且T型试块外包倒圆处的一侧面加工有长度、宽度及深度分别为10mm、0.2mm及0.5mm的第二人工槽,T型试块外包倒圆处的另一侧为无缺陷的外包倒圆。
5.根据权利要求1所述的反T型叶根槽开裂A型脉冲表面波检测方法,其特征在于,通用试块的材质与待检反T型叶根槽相同,通用试块上设置有直角边,其中,直角边的长度大于等于100mm,宽度大于等于20mm,表面粗糙度Ra小于等于6.3μm。
6.根据权利要求1所述的反T型叶根槽开裂A型脉冲表面波检测方法,其特征在于,通过T型试块或通用试块校准检测系统的零偏及声速,使A型脉冲仪器显示的缺陷位置与实际位置距离相符。
7.根据权利要求1所述的反T型叶根槽开裂A型脉冲表面波检测方法,其特征在于,步骤5)中,使用T型试块,调节A型脉冲仪器的相关参数,使不同声程处,第一人工槽的反射回波调整至满屏幕的40%,并依此制作DAC曲线,使得最大声程大于T型叶根槽外包倒圆角与表面波探头前沿之间的最大表面距离;
使用通用试块,调节A型脉冲仪器的相关参数,使不同声程处,通用试块上直角边的反射回波调整至满屏幕的80%,并依此制作DAC曲线,使得最大声程大于T型叶根槽外包倒圆处与表面波探头前沿之间的最大表面距离。
8.根据权利要求1所述的反T型叶根槽开裂A型脉冲表面波检测方法,其特征在于,在基准灵敏度基础上增益6dB作为扫查灵敏度,且使最大声程处DAC曲线高于满屏的20%。
9.根据权利要求1所述的反T型叶根槽开裂A型脉冲表面波检测方法,其特征在于,当A型脉冲仪器的屏幕上出现双波峰,则待检反T型叶根槽的外包倒圆处未发生开裂;当A型脉冲仪器的屏幕上出现单波峰,则待检反T型叶根槽的外包倒圆处产生开裂。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210813 |