RU2376595C2 - Magnetic method of detecting flaws in blades of turbo-machines made from nickel alloys in mechanical load conditions - Google Patents
Magnetic method of detecting flaws in blades of turbo-machines made from nickel alloys in mechanical load conditions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2376595C2 RU2376595C2 RU2007145965/28A RU2007145965A RU2376595C2 RU 2376595 C2 RU2376595 C2 RU 2376595C2 RU 2007145965/28 A RU2007145965/28 A RU 2007145965/28A RU 2007145965 A RU2007145965 A RU 2007145965A RU 2376595 C2 RU2376595 C2 RU 2376595C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blades
- blade
- load
- magnetic
- controlled
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам магнитной дефектоскопии металлических изделий и может быть использовано при обследовании лопаток турбомашин из никелевых сплавов с учетом воздействия эксплуатационных нагрузок.The invention relates to methods for magnetic flaw detection of metal products and can be used in the inspection of blades of turbomachines made of nickel alloys, taking into account the impact of operational loads.
Направляющие и рабочие лопатки турбин ГТД и ГТУ в процессе эксплуатации подвергаются воздействиям значительных динамических и статических нагрузок, высоких температур, а также коррозионному и эрозионному разрушению.During operation, guide and rotor blades of turbines of gas turbine engines and gas turbines are subjected to significant dynamic and static loads, high temperatures, and also corrosion and erosion destruction.
В этой связи для своевременного ремонта турбомашин и предотвращения аварийных ситуаций необходимы неразрушающие экспресс-методы контроля и диагностики лопаток, учитывающие влияние эксплуатационных факторов на изменение состояния материала лопатки.In this regard, for the timely repair of turbomachines and the prevention of emergencies, non-destructive express methods for monitoring and diagnosing blades are necessary, taking into account the influence of operational factors on the change in the state of the material of the blade.
Известен способ электромагнитной дефектоскопии, основанный на сканировании изделия электромагнитным преобразователем, подсчете общего числа импульсов от краев и дефектов изделия и выделении информации о его дефектности путем определения превышения общего числа импульсов над числом импульсов от краев [см. А.С. СССР №333460, МПК G01N 27/86, 1970].A known method of electromagnetic defectoscopy, based on scanning the product with an electromagnetic transducer, counting the total number of pulses from the edges and defects of the product and highlighting information about its defectiveness by determining the excess of the total number of pulses over the number of pulses from the edges [see A.S. USSR No. 333460, IPC G01N 27/86, 1970].
Недостатком известного способа является его низкая информативность. Наиболее близким к предлагаемому способу является способ распознавания дефектов при магнитоферрозондовом контроле (см. Хватов Л.А., Лисицин В.И., Красин А.И., Жукова Г.А. Распознавание дефектов при магнитоферрозондовом контроле // Дефектоскопия. - 1984. - 6. - С.63-71), включающий измерение распределения магнитного поля группы дефектов ферромагнитного изделия, аппроксимации топографии данного магнитного поля через треугольники, изменение параметров треугольных сигналов и их суперпозиции с воспроизведением формы сигнала от магнитного поля группы дефектов. Магнитное поле группы дефектов над ферромагнитным изделием равно суперпозиции магнитных полей отдельных дефектов.The disadvantage of this method is its low information content. Closest to the proposed method is a method for recognizing defects in a magnetoprobe probe (see Hvatov L.A., Lisitsin V.I., Krasin A.I., Zhukova G.A. Defect recognition in a magnetoprobe probe // Defectoscopy. - 1984. - 6. - P.63-71), including measuring the distribution of the magnetic field of a group of defects of a ferromagnetic product, approximating the topography of a given magnetic field through triangles, changing the parameters of triangular signals and their superposition with reproducing the waveform from the group’s magnetic field defects. The magnetic field of a group of defects over a ferromagnetic product is equal to the superposition of the magnetic fields of individual defects.
Недостатком известного способа является низкая информативность и достоверность оценки степени деградации материала лопатки в процессе эксплуатации.The disadvantage of this method is the low information content and the reliability of assessing the degree of degradation of the material of the blade during operation.
Необходимо отметить, что известные неразрушающие методы оценки деградации металлических материалов, основанные на магнитных эффектах, не позволяют оценить изменение состояния материала лопатки при изменении напряженного состояния в детали, возникающего в результате воздействия механических нагрузок, что значительно снижает достоверность оценки характера деградации материалов детали. Кроме того, магнитные методы преимущественно используются для оценки состояния изделий, выполненных из ферромагнитных материалов.It should be noted that the known non-destructive methods for assessing the degradation of metallic materials, based on magnetic effects, do not allow to assess the change in the state of the material of the blade when the stress state in the part changes as a result of mechanical stress, which significantly reduces the reliability of assessing the nature of the degradation of the material of the part. In addition, magnetic methods are mainly used to assess the condition of products made from ferromagnetic materials.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение информативности и достоверности оценки степени деградации материала лопатки из никелевых сплавов с учетом влияния механических нагрузок, возникающих в процессе эксплуатации деталей.The technical result of the invention is to increase the information content and reliability of assessing the degree of degradation of the material of the blade made of nickel alloys, taking into account the influence of mechanical loads that arise during the operation of parts.
Технический результат достигается тем, что в способе магнитной дефектоскопии лопаток турбомашин из никелевых сплавов, включающем настройку прибора магнитной дефектоскопии для определения параметров материала по эталонному бездефектному объекту контроля, по своим размерам и материалу соответствующему контролируемым лопаткам, без приложения к нему механической нагрузки (Р0=0), определение, в аналогичных условиях, прибором магнитной дефектоскопии параметров контролируемой лопатки и оценку степени повреждения материала лопатки по разнице величин параметров, полученных с эталонной и контролируемых лопаток, дополнительно производят снятие параметров материала лопатки при нагрузке, для чего нагружают эталонный объект контроля в области упругих напряжений, прилагая к нему нагрузку РЗ, настраивают по нему прибор магнитной дефектоскопии, затем аналогично нагружают контролируемую лопатку прилагая к ней нагрузку РЗ, и производят повторное ее сканирование измерительным устройством, а по изменению величин полученных параметров судят об изменении состояния материала контролируемой лопатки до и после ее нагружения.The technical result is achieved by the fact that in the method of magnetic defectoscopy of the blades of turbomachines made of nickel alloys, which includes tuning the device of magnetic defectoscopy to determine material parameters from a reference defect-free object of control, in size and material corresponding to the controlled blades, without applying mechanical load to it (P 0 = 0), determination, under similar conditions, by a magnetic flaw detector of the parameters of the controlled blade and assessment of the degree of damage to the material of the blade at times the parameter values obtained from the reference and controlled blades, additionally take the parameters of the material of the blade under load, for which they load the reference object of control in the field of elastic stresses, applying a load R 3 to it, adjust the magnetic flaw detector on it, then similarly load the controlled blade applying thereto the load F Z, and produce its repeated scanning of the measuring device, and to change the values of parameters obtained is judged to change the state of the material to trolley blades before and after loading.
Технический результат достигается также тем, что в способе магнитной дефектоскопии лопаток величина нагрузки, прилагаемой к эталонному объекту контроля и к лопатке, соответствует эксплуатационной нагрузке (РЗ=Рэк); как вариант способа - к эталонному объекту контроля и к лопатке прилагают знакопеременную нагрузку, соответствующую эксплуатационной нагрузке (РЗ=Pэк/з.п.).The technical result is also achieved in that the magnetic flaw detection method vanes amount of load to be applied for reference object and to control the blade corresponds to the operational load (P W = P eq); as a variant of the process - to a reference object and to control the blade making alternating load corresponding to the operational load (P W = P eq / zp.).
Технический результат достигается также тем, что в способе магнитной дефектоскопии лопаток в качестве параметров, по величине которых судят об изменении состояния материала контролируемой лопатки, выбирают разность значений параметров, снятых с контролируемой лопатки без приложения (Р0=0) и с приложением (РЗ=Рэк и/или РЗ=Pэк/з.п.) нагрузки; как вариант способа - в качестве параметров, по величине которых судят об изменении состояния материала контролируемой лопатки, выбирают разность значений параметров, снятых при нагрузке РЗ, с эталонной и контролируемой лопаток.The technical result is also achieved by the fact that in the method of magnetic defectoscopy of the blades, the difference in the values of the parameters taken from the controlled blade without application (P 0 = 0) and with the application (P Z = P ek and / or P Z = P ek / zp ) load; as a variant of the method, as parameters, by the value of which they judge the change in the state of the material of the controlled blade, choose the difference between the values of the parameters taken at a load of RZ from the reference and controlled blades.
Технический результат достигается также тем, что в способе магнитной дефектоскопии лопаток берут дополнительный эталонный объект контроля, по своим размерам и материалу соответствующий контролируемым лопаткам и имеющий дефекты, соответствующие предельным состояниям эксплуатации лопаток, по нему производят дополнительную настройку прибора магнитной дефектоскопии в ненагруженном (Р0=0) и нагруженном (РЗ=Рэк и/или РЗ=Pэк/з.п.) состояниях, а о степени повреждения материала лопатки судят по степени приближения сигнала к сигналу эталонного объекта контроля, имеющего указанные дефекты.The technical result is also achieved by the fact that in the method of magnetic defectoscopy of the blades they take an additional reference object of control, in size and material corresponding to the controlled blades and having defects corresponding to the limiting operating conditions of the blades, it is used to additionally configure the magnetic flaw detector in an unloaded condition (Р 0 = 0) and loaded (Р З = Р Ek and / or Р З = PEC / З.П. ) conditions, and the degree of damage to the material of the blade is judged by the degree of approximation of the signal to the signal of the reference th object of control having these defects.
Технический результат достигается также тем, что в способе магнитной дефектоскопии лопаток берут, по крайней мере, еще один дополнительный эталонный объект контроля, по своим размерам и материалу соответствующий контролируемым лопаткам и имеющий дефекты, соответствующие промежуточным состояниям эксплуатации лопаток, по нему производят дополнительную настройку прибора магнитной дефектоскопии в ненагруженном (Р0=0) и нагруженном (РЗ=Рэк и/илиThe technical result is also achieved by the fact that in the method of magnetic defectoscopy of the blades take at least one additional reference control object, in size and material corresponding to the controlled blades and having defects corresponding to the intermediate states of operation of the blades, it is used to additionally configure the device magnetic flaw detection in unloaded (P 0 = 0) and loaded (P 3 = P EC and / or
РЗ=Pэк/з.п.) состояниях, а о степени повреждения материала лопатки судят путем сравнения сигналов от контролируемой лопатки и эталонных объектов контроля.P W = P eq / zp. ) conditions, and the degree of damage to the material of the blade is judged by comparing the signals from the controlled blade and the reference objects of control.
При исследовании степени деградации материала лопаток из никелевых сплавов авторами экспериментально установлено, что магнитные методы дефектоскопии позволяют оценить изменение состояния материала лопатки при различных нагруженных состояниях. Полученные результаты позволили разработать метод оценки степени деградации материала лопатки, позволяющий определить влияние механических, в том числе и знакопеременных, нагрузок на состояние материала детали.When studying the degree of degradation of the material of the blades of nickel alloys, the authors experimentally established that magnetic flaw detection methods allow us to assess the change in the state of the material of the blade under various loaded states. The results obtained allowed us to develop a method for assessing the degree of degradation of the material of the blade, which allows us to determine the effect of mechanical, including alternating, loads on the condition of the material of the part.
Предлагаемый способ реализуется следующим образом. Одним из известных методов производят замер магнитных параметров материала лопатки. Для этого вначале производят настройку прибора, осуществляя замеры значений магнитных параметров материала на ряде эталонных лопаток, имеющих различную (заданную) степень деградации материала. При этом используются эталоны, выполненные из одного и того же исходного материала, что и контролируемые лопатки, а также имеющие одинаковые размерные и геометрические параметры. Для оценки характера зависимости значений магнитных параметров материала от степени его деградации во всем исследуемом диапазоне берут начальный эталонный образец, соответствующий нулевой степени деградации, а конечный эталонный образец - максимально возможной (предельной) степени деградации материала. Для повышения достоверности результатов оценки используют дополнительные промежуточные эталонные образцы с фиксированным значением деградации материала. Затем, используя шкалу от нуля до ста процентов деградации материала, производят настройку прибора для измерения значений магнитных параметров по указанным эталонам в фиксированных зонах лопатки. Аналогично производят настройку второго прибора по эталонным образцам, находящимся под воздействием заданной механической нагрузки.The proposed method is implemented as follows. One of the known methods is the measurement of the magnetic parameters of the material of the scapula. To do this, first configure the device by measuring the magnetic parameters of the material on a number of reference blades having a different (predetermined) degree of degradation of the material. In this case, standards are used made of the same source material as the controlled blades, as well as having the same dimensional and geometric parameters. To assess the nature of the dependence of the magnetic parameters of the material on the degree of its degradation in the entire studied range, take the initial reference sample corresponding to the zero degree of degradation, and the final reference sample - the maximum possible (ultimate) degree of degradation of the material. To increase the reliability of the assessment results, additional intermediate reference samples with a fixed value of material degradation are used. Then, using a scale from zero to one hundred percent degradation of the material, the device is tuned to measure the magnetic parameters according to the specified standards in fixed areas of the blade. Similarly, the second device is tuned according to reference samples under the influence of a given mechanical load.
Производят замер значений магнитных параметров у контролируемой лопатки и по полученной зависимости «величина магнитных параметров - степень деградации» определяют величину деградации материала контролируемой лопатки при заданных значениях механической нагрузки.The values of the magnetic parameters of the controlled blade are measured and the dependence “magnitude of the magnetic parameters - degree of degradation” is determined according to the determined value of the degradation of the material of the controlled blade at the specified values of the mechanical load.
После проведения оценки степени деградации материала контролируемой лопатки при различных механических нагрузках оценивают влияние последних на состояние материала контролируемой лопатки.After assessing the degree of degradation of the material of the controlled blade under various mechanical loads, the effect of the latter on the state of the material of the controlled blade is evaluated.
Имея информацию об изменении состояния деградированного материала лопатки, можно судить о доминирующем механизме разрушения лопаток и принимать соответствующие технологические или эксплуатационные меры для продления или увеличения срока службы деталей турбомашин.Having information about the change in the state of the degraded material of the blade, one can judge the dominant mechanism of destruction of the blades and take appropriate technological or operational measures to extend or increase the service life of parts of turbomachines.
Для повышения степени достоверности можно производить, дополнительно, разделения выявленных дефектных зон материала лопатки по их размерам и расположению.To increase the degree of reliability, it is possible to additionally separate the identified defective areas of the material of the scapula according to their size and location.
Пример реализации способаAn example implementation of the method
Для оценки степени и характера деградации материала лопаток турбин были изготовлены эталонные образцы лопаток из никелевого сплава ЖС-6У с различной степенью деградации. Снятие магнитных характеристик при различных механических нагрузках производилось магнитным дефектоскопом. После получения данных с эталонных образцов производился замер магнитных характеристик с лопаток, деградация материала которых была осуществлена в процессе эксплуатации. Для контрольной оценки степени деградации материалов эталонных и контролируемых лопаток были использованы разрушающие методы контроля с приготовлением шлифов и проведением металлографических исследований. Результаты по оценке параметров материалов эталонных и контролируемых лопаток при различных нагрузках приведены в таблицах 1-3.To assess the degree and nature of the degradation of the material of the turbine blades, reference samples of the blades were made of nickel alloy ZhS-6U with various degrees of degradation. Magnetic characteristics were measured at various mechanical loads by a magnetic flaw detector. After obtaining data from the reference samples, magnetic characteristics were measured from the blades, the degradation of the material of which was carried out during operation. For the control assessment of the degree of degradation of the materials of the reference and controlled blades, destructive control methods were used with the preparation of thin sections and metallographic studies. The results of the evaluation of the parameters of the materials of the reference and controlled blades at various loads are given in tables 1-3.
Эталонные лопаткиTable 1.
Reference vanes
Эталонные лопаткиTable 2.
Reference vanes
ΔНрf
The value of the background from the applied load,
ΔНр f
Рэ.изм, %The equivalent degree of degradation of the material at
P e.ism ,%
Контролируемые лопаткиTable 3.
Controlled shoulder blades
Как это видно из таблиц 2 и 3, прирост значений величины эквивалентной степени деформации (ΔРэ.изм) растет с возрастанием величины исходной деградации материала лопатки из никелевых сплавов, т.е. чем большая степень деградации материала лопатки, тем в более опасное состояние он переходит при нагружении лопатки одной и той же величиной механической нагрузки на (например, при исходной величине деградации материала 32%, величина эквивалентной деградации составляет 36%, т.е. прирост ΔРэ.изм=4%, при исходной величине деградации материала 44%, величина эквивалентной деградации составляет 51%, т.е. прирост ΔРэ.изм=7%, а при исходной величине деградации материала 56%, величина эквивалентной деградации составляет 74%, т.е. прирост ΔРэ.изм=18%). Поэтому необходимо оценивать деградацию материала в состоянии эксплуатации лопатки, т.е. когда на нее действуют определенные механические нагрузки.As can be seen from tables 2 and 3, the increase in the values of the equivalent degree of deformation ( ΔР e.izm ) increases with increasing initial degradation of the material of the blade of nickel alloys, i.e. the greater the degree of degradation of the material of the blade, the more dangerous it becomes when the blade is loaded with the same mechanical load on (for example, with the initial value of material degradation of 32%, the equivalent degradation is 36%, i.e., the increase ΔР e .ism = 4%, with an initial value of material degradation of 44%, the equivalent degradation is 51%, that is, an increase of ΔР e.ism = 7%, and with an initial value of material degradation of 56%, the equivalent degradation is 74%, i.e., the increase ΔР e.ism = 18%). Therefore, it is necessary to evaluate the degradation of the material in the state of operation of the blade, i.e. when certain mechanical loads act on it.
Приведенные данные по оценке величин деградации материала с использованием предлагаемого способа дефектоскопии лопаток турбомашин из никелевых сплавов показали, что предлагаемый способ неразрушающего контроля позволяет повысить информативность и достоверность результатов оценки характера деградации материала лопатки в процессе эксплуатации, что подтверждает заявленный технический результат.The data on the assessment of the degradation of the material using the proposed method for flaw detection of turbomachine blades made of nickel alloys showed that the proposed method of non-destructive testing improves the information content and the reliability of the results of evaluating the nature of the degradation of the material of the blade during operation, which confirms the claimed technical result.
Claims (7)
(РЗ=Рэк и/или РЗ=Рэк/з.п.) нагрузки.4. The method of magnetic defectoscopy of the blades according to claim 1, characterized in that as the parameters, according to the value of which they judge the change in the state of the material of the controlled blade, choose the difference between the values of the parameters taken from the controlled blade without application (P 0 = 0) and with the application
(P Z = P ek and / or P Z = P ek / zp ) load.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007145965/28A RU2376595C2 (en) | 2007-12-10 | 2007-12-10 | Magnetic method of detecting flaws in blades of turbo-machines made from nickel alloys in mechanical load conditions |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007145965/28A RU2376595C2 (en) | 2007-12-10 | 2007-12-10 | Magnetic method of detecting flaws in blades of turbo-machines made from nickel alloys in mechanical load conditions |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007145965A RU2007145965A (en) | 2009-06-20 |
RU2376595C2 true RU2376595C2 (en) | 2009-12-20 |
Family
ID=41025428
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007145965/28A RU2376595C2 (en) | 2007-12-10 | 2007-12-10 | Magnetic method of detecting flaws in blades of turbo-machines made from nickel alloys in mechanical load conditions |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2376595C2 (en) |
-
2007
- 2007-12-10 RU RU2007145965/28A patent/RU2376595C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ХВАТОВ Л.А, ЛИСИЦИН В.И, КРАСИН А.И., ЖУКОВА Г.А. РАСПОЗНАНИЕ ДЕФЕКТОВ ПРИ МАГНИТОФЕРРОЗОНДОВОМ КОНТРОЛЕ. ДЕФЕКТОСКОПИЯ, 1984, №6, с.63-71. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007145965A (en) | 2009-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20040240600A1 (en) | Positron annihilation for inspection of land based industrial gas turbine components | |
CN103776895B (en) | Nondestructive examination method for evaluating contact damage of ferromagnetic material | |
EP2630437B1 (en) | Utilizing resonance inspection of in-service parts | |
Stultz et al. | Fundamentals of resonant acoustic method NDT | |
RU2376594C2 (en) | Magnetic method of detecting flaws in blades of turbo-machines made from cobalt alloys in mechanical loading conditions | |
RU2376595C2 (en) | Magnetic method of detecting flaws in blades of turbo-machines made from nickel alloys in mechanical load conditions | |
RU2377550C2 (en) | Thermo-electric method of defectoscopy of turbo mashine blades out of nickel alloys considering mechanical loads | |
Jiang et al. | Rolling bearing quality evaluation based on a morphological filter and a Kolmogorov complexity measure | |
RU2376593C2 (en) | Magnetic method of detecting flaws in blades of turbo-machines made from steel alloy taking into account mechanical loads | |
RU2386962C1 (en) | Method of magnetic diagnostics of turbomachine blade made from nickel alloys | |
RU2369864C2 (en) | Method of flaw detection on titanium-alloy turbomachine blades | |
WO2005074349A2 (en) | Non-destructive method for the detection of creep damage in ferromagnetic parts with a device consisting of an eddy current coil and a hall sensor | |
RU2386963C1 (en) | Method of magnetic diagnostics of turbomachine blade made from alloyed steels | |
Ovchinnikov et al. | Authenticity of the equivalent vibration tests | |
RU2386961C1 (en) | Method of magnetic diagnostics of turbomachine blade made from cobalt alloys | |
RU2380696C2 (en) | Method for complex detection of flaws in turbo-machines made from nickel alloys | |
Bono et al. | Resonant inspection applied to 100% testing of nodularity of cast ductile iron | |
Żurek et al. | Supplementary magnetic tests for railway wheel sets | |
JP3803314B2 (en) | Creep void non-destructive detection method | |
RU2386125C2 (en) | Method for complex detection of flaws in turbomachine blades made from cobalt alloys | |
CN103792280B (en) | Magnetic nondestructive testing method for contact damage inversion of ferromagnetic material | |
RU2381494C2 (en) | Method for integrated flaw detection of alloy-steel turbomachine blades | |
US20130213152A1 (en) | Analysis of Localized Waste Material | |
Decker et al. | Challenges in the fatigue assessment of large components from forged or cast iron | |
Lakshmi et al. | Quantitative NDE of aero engine turbine rotor blade—A case study |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121211 |