RU2618602C1 - Method for x-ray control parts of gas turbine engine - Google Patents
Method for x-ray control parts of gas turbine engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2618602C1 RU2618602C1 RU2016102606A RU2016102606A RU2618602C1 RU 2618602 C1 RU2618602 C1 RU 2618602C1 RU 2016102606 A RU2016102606 A RU 2016102606A RU 2016102606 A RU2016102606 A RU 2016102606A RU 2618602 C1 RU2618602 C1 RU 2618602C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- parameter
- ray
- value
- background area
- ray spectrum
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
Abstract
Description
Изобретение относится к неразрушающим способам рентгеноструктурного контроля и может использоваться для оценки технического состояния ремонтных деталей газотурбинного двигателя (ГТД) из титановых сплавов в лабораторных и заводских условиях.The invention relates to non-destructive methods of x-ray control and can be used to assess the technical condition of repair parts of a gas turbine engine (GTE) made of titanium alloys in laboratory and factory conditions.
Наиболее близким является способ рентгеноструктурного контроля деталей газотурбинного двигателя (патент № 2488099 G01N 23/00, опубл. 20.07.2013), включающий снятие рентгенограммы с контролируемой детали на предполагаемой поверхности разрушения, определение параметра, зависящего от наработки детали, и сравнение его с предельным значением.The closest is the method of x-ray structural inspection of the details of a gas turbine engine (G01N 23/00, publ. 07/20/2013), including the removal of the x-ray from the controlled part on the alleged surface of destruction, determining a parameter depending on the operating time of the part, and comparing it with the limit value .
Недостатком данного способа является то, что способ является трудоемким, дорогостоящим и требует точного позиционирования дисков с использованием специализированной оснастки для учета индивидуальной текстуры диска.The disadvantage of this method is that the method is time-consuming, expensive and requires accurate positioning of the disks using specialized equipment to account for the individual texture of the disk.
Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое решение, является увеличение производительности технологического процесса контроля деталей ГТД неразрушающим способом, за счет упрощения методик расчета рентгенодифракционных данных, отсутствия необходимости точного позиционирования деталей во время измерения, и отсутствия необходимости использования специализированной оснастки для учета индивидуальной текстуры деталей ГТД из титановых сплавов.The technical result, the proposed solution is aimed at, is to increase the productivity of the technological process for controlling gas-turbine engine parts in a non-destructive way, by simplifying the methods for calculating X-ray diffraction data, there is no need to accurately position the parts during measurement, and there is no need to use specialized equipment to take into account the individual texture of gas-turbine engine parts from titanium alloys.
Технический результат достигается тем, что в способе рентгеноструктурного контроля деталей газотурбинного двигателя, включающем снятие рентгенограммы с контролируемой детали на предполагаемой поверхности разрушения, определение параметра, зависящего от наработки детали, и сравнение его с предельным значением, в отличие от известного в качестве параметра, зависящего от наработки детали, используют параметр площади фона рентгеновского спектра Sф, определяемый по зависимостиThe technical result is achieved by the fact that in the method of x-ray structural control of parts of a gas turbine engine, which includes taking an x-ray from a controlled part on an assumed fracture surface, determining a parameter depending on the operating time of the part, and comparing it with a limiting value, in contrast to the known parameter that depends on the operating time of the part, use the parameter of the background area of the x-ray spectrum S f , determined by the dependence
, ,
где Xi, Хi-1 - координаты канала шкалы детектора; where X i , X i-1 - the coordinates of the channel of the detector scale;
i - номер канала детектора;i is the channel number of the detector;
Ii - интенсивность рентгеновского излучения, соответствующая Xi по шкале детектора, определяемая по зависимостиI i - X-ray intensity corresponding to X i on the detector scale, determined by the dependence
, ,
а, b, с - численные коэффициенты, далее сравнивают значение параметра площади фона рентгеновского спектра Sф с предельным значением Sфк, деталь возвращают в эксплуатацию, если значение параметра площади фона рентгеновского спектра Sф больше предельного значения Sфк, или деталь снимают с эксплуатации, если значение параметра площади фона рентгеновского спектра Sф меньше предельного значения Sфк. a , b, c - numerical coefficients, then compare the value of the background area parameter of the X-ray spectrum S f with the limit value of S fc , the part is returned to operation if the value of the background area parameter of the X-ray spectrum S f is greater than the limit value of S fc , or the part is taken out of service if the value of the parameter of the background area of the x-ray spectrum S f less than the limit value S fc .
На чертежах показаны:The drawings show:
Фиг. 1 - рентгеновский спектр (рентгенограмма) на торце диска КНД из сплава ВТ3-1;FIG. 1 - x-ray spectrum (x-ray) at the end of the KND disk from alloy VT3-1;
Фиг. 2 - графики зависимости параметра фона от наработки в циклах на образцах из диска КНД до и после ресурсных испытаний на малоцикловую усталость (МЦУ);FIG. 2 - graphs of the dependence of the background parameter on the operating time in cycles on samples from the CPV disk before and after life tests for low-cycle fatigue (MCU);
Фиг. 3 - графики зависимости параметра фона на торце паза диска КНД с условным номером №1 до и после ресурсных испытаний на установке УИР-3 2000 циклов.FIG. 3 - graphs of the dependence of the background parameter at the end of the groove of the KND disk with the conditional number No. 1 before and after life tests at the UIR-3 installation of 2000 cycles.
Фиг. 4 - графики зависимости параметра фона на торце паза диска КНД с условным номером №2 до и после ресурсных испытаний на установке УИР-3 320 циклов.FIG. 4 - graphs of the dependence of the background parameter at the end of the groove of the KND disk with the conditional number No. 2 before and after life tests at the UIR-3 installation of 320 cycles.
Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.
Контролируемую деталь на предполагаемой поверхности разрушения подвергают рентгеновскому излучению. Излучение происходит от отражающей плоскости (11.0) без фона при использовании титанового излучения Ti-Kα и от отражающей плоскости (01.3) без фона при использовании титанового излучения Ti-Kβ, при этом в качестве параметра, зависящего от наработки детали, используют параметр площади фона рентгеновского спектра Sф. Для определения площади фона рентгеновского спектра Sф производится регистрация рентгеновского спектра рентгеновским дифрактометром в зонах риска (в зонах детали, где в процессе эксплуатации и ресурсных испытаний происходит разрушение) при одинаковых режимах рентгеносъемки с использованием титанового излучения без β-фильтра в диапазоне углов Вульфа-Брегга 2θ (диапазон может быть установлен от 136 градусов до 155 градусов) и расчет следующим соотношением:A controlled part on the alleged surface of destruction is subjected to x-ray radiation. The radiation comes from the reflecting plane (11.0) without background when using Ti-K α titanium radiation and from the reflecting plane (01.3) without background when using Ti-K β titanium radiation, and the area parameter is used as a parameter depending on the operating time of the part X-ray spectrum background S f . To determine the background area of the X-ray spectrum S f , the X-ray spectrum is recorded by an X-ray diffractometer in risk areas (in areas of the part where destruction occurs during operation and life tests) under the same X-ray modes using titanium radiation without a β filter in the range of Wulf-Bragg angles 2θ (the range can be set from 136 degrees to 155 degrees) and the calculation as follows:
где Xi, Xi-1 - координаты канала шкалы детектора;where X i , X i-1 - the coordinates of the channel of the detector scale;
i - номер канала детектора;i is the channel number of the detector;
Ii - интенсивность рентгеновского излучения, соответствующая Xi по шкале детектора, определяемая по зависимостиI i - X-ray intensity corresponding to X i on the detector scale, determined by the dependence
, ,
а, b, c - численные коэффициенты. a , b, c are numerical coefficients.
Далее сравнивают значение параметра площади фона рентгеновского спектра Sф с предельным значением Sфк. Деталь возвращают в эксплуатацию, если значение параметра площади фона рентгеновского спектра Sф больше предельного значения Sфк, или деталь снимают с эксплуатации, если значение параметра площади фона рентгеновского спектра Sф меньше предельного значения Sфк.Next, the value of the parameter of the background area of the x-ray spectrum S f is compared with the limiting value S fc . The part is returned to operation if the value of the background area parameter of the X-ray spectrum S f is greater than the limit value of S fc , or the part is decommissioned if the value of the background area parameter of the X-ray spectrum S f is less than the limit value of S fc .
Пример.Example.
С помощью рентгеновского дифракторметра выполняется измерение параметров рентгеновского спектра (фиг. 1), например, на торцах паза диска компрессора низкого давления (КНД) из сплава ВТ3-1, при этом измерения на торцах паза осуществляются как на выходе диска, так и на входе диска. Количество каналов по шкале детектора составляет 512, а радиус дуги гониометра - 50 мм.Using an X-ray diffractometer, the parameters of the X-ray spectrum are measured (Fig. 1), for example, at the ends of the groove of the disk of a low-pressure compressor (KND) made of VT3-1 alloy, while measurements at the ends of the groove are performed both at the output of the disk and at the input of the disk . The number of channels on the detector scale is 512, and the radius of the arc of the goniometer is 50 mm.
На фиг. 2 представлен график зависимости параметра фона от наработки в циклах образцах из диска КНД до и после ресурсных испытаний на малоцикловую усталость (МЦУ). Все образцы изготовлены из замковой части диска 1-й ступени диска КНД для проведения испытаний на МЦУ. Испытание образцов на МЦУ проведено этапами через 3000 циклов (до разрушения). Суммарная наработка образцов составила приблизительно от 22400 до 23400 циклов. Из графика (фиг. 2) видно, что на образцах (правая сторона паза относительно выхода диска) с наработкой после 18000 циклов происходит резкое уменьшение параметра фона Sф. Значительное изменение этого параметра происходит в момент, когда в приповерхностном слое материала глубиной 5-7 мкм (это глубина соизмерима с глубиной проникновения рентгеновских лучей при использовании титановой трубки) происходит образование дефекта. Как только дефект выходит на поверхность, параметр Sф увеличивается практически до исходной величины.In FIG. Figure 2 shows a graph of the dependence of the background parameter on the operating time in cycles of samples from the low pressure switch before and after the resource tests for low-cycle fatigue (MCU). All samples are made of the castle part of the disk of the 1st stage of the KND disk for testing at the MCU. Testing of samples at the MCU was carried out in stages after 3000 cycles (until failure). The total operating time of the samples ranged from approximately 22,400 to 23,400 cycles. From the graph (Fig. 2) it is seen that on the samples (the right side of the groove relative to the output of the disk) with an operating time after 18000 cycles there is a sharp decrease in the background parameter S f . A significant change in this parameter occurs at the moment when a defect occurs in the surface layer of the material with a depth of 5-7 μm (this depth is comparable with the penetration depth of X-rays when using a titanium tube). As soon as the defect reaches the surface, the parameter S f increases almost to the initial value.
На фиг. 3 в качестве примера представлено распределение параметра фона Sф на торце паза диска КНД с условным номером №1 до (состояние диска - после эксплуатации в составе двигателя с наработкой 14551 часов/5321 циклов) и после ресурсных испытаний на установке УИР-3 2000 циклов. Из графика (фиг. 3) видно, что на диске №1 величина Sф на всех исследуемых точках выше критического значения. После Люм-контроля никаких дефектов не обнаружено, диск №1 можно считать ремонтопригодным.In FIG. Figure 3 shows, as an example, the distribution of the background parameter S f at the end of the groove of the KND disk with conditional number No. 1 before (the state of the disk after operation in the engine with the operating time of 14551 hours / 5321 cycles) and after life tests at the UIR-3 installation of 2000 cycles. From the graph (Fig. 3) it can be seen that on disk No. 1 the value of S f at all the studied points above the critical value. After the Lumi-control, no defects were found, disc No. 1 can be considered repairable.
В качестве следующего примера (фиг. 4) представлен график распределения параметра фона Sф на торце паза диска КНД с условным номером №2 до (состояние диска - после эксплуатации в составе двигателя с наработкой 11907 часов/5794 циклов) и после ресурсных испытаний на установке УИР-3 320 циклов. Из графика (фиг. 4) видно, что на торцах пазов диска КНД с номерами 5÷11 после ресурсных испытаний на установке УИР-3 происходит значительное изменение параметра фона Sф. На данном диске после 18 полетных циклов испытаний методом Люм-контроля была выявлена трещина.As the following example (Fig. 4), we show a graph of the distribution of the background parameter S f at the end of the groove of the KND disk with
Таким образом, данный способ рентгеноструктурного контроля по определению параметра фона рентгеновского спектра можно использовать для дефектации ремонтных деталей ГТД на более раннем сроке обнаружения дефекта в приповерхностных слоях детали, пока другие способы дефектоскопии неэффективны и для определения ремонтнопригодности.Thus, this method of x-ray structural inspection to determine the background parameter of the x-ray spectrum can be used to defect GTE repair parts at an earlier period of defect detection in the surface layers of the part, while other methods of defectoscopy are ineffective and to determine maintainability.
В результате, за счет упрощения методик расчета рентгенодифракционных данных, отсутствия необходимости точного позиционирования деталей во время измерения, и отсутствия необходимости использования специализированной оснастки для учета индивидуальной текстуры деталей ГТД из титановых сплавов данное техническое решение позволяет обеспечить повышение производительности технологического процесса контроля деталей неразрушающим способом.As a result, due to the simplification of the methods for calculating X-ray diffraction data, the absence of the need for accurate positioning of parts during measurement, and the absence of the need to use specialized equipment to take into account the individual texture of parts of gas turbine engines made of titanium alloys, this technical solution allows to increase the productivity of the technological process of controlling parts in a non-destructive way.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016102606A RU2618602C1 (en) | 2016-01-26 | 2016-01-26 | Method for x-ray control parts of gas turbine engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016102606A RU2618602C1 (en) | 2016-01-26 | 2016-01-26 | Method for x-ray control parts of gas turbine engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2618602C1 true RU2618602C1 (en) | 2017-05-04 |
Family
ID=58697650
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016102606A RU2618602C1 (en) | 2016-01-26 | 2016-01-26 | Method for x-ray control parts of gas turbine engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2618602C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4287416A (en) * | 1980-03-28 | 1981-09-01 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method of determining fatigue and stress corrosion damage |
US4561062A (en) * | 1983-02-18 | 1985-12-24 | Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of Energy, Mines And Resources | Stress measurement by X-ray diffractometry |
SU1396024A1 (en) * | 1986-06-02 | 1988-05-15 | Институт Механики Ан Усср | Method of radiographic testing of plasticity resource of martensite-ageing steels |
RU2072514C1 (en) * | 1994-01-28 | 1997-01-27 | Акционерное общество "Рыбинские моторы" | Method for determining residual life of parts made of alloys |
RU2488099C1 (en) * | 2011-12-29 | 2013-07-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" | Method for x-ray diffraction control of part |
-
2016
- 2016-01-26 RU RU2016102606A patent/RU2618602C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4287416A (en) * | 1980-03-28 | 1981-09-01 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method of determining fatigue and stress corrosion damage |
US4561062A (en) * | 1983-02-18 | 1985-12-24 | Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of Energy, Mines And Resources | Stress measurement by X-ray diffractometry |
SU1396024A1 (en) * | 1986-06-02 | 1988-05-15 | Институт Механики Ан Усср | Method of radiographic testing of plasticity resource of martensite-ageing steels |
RU2072514C1 (en) * | 1994-01-28 | 1997-01-27 | Акционерное общество "Рыбинские моторы" | Method for determining residual life of parts made of alloys |
RU2488099C1 (en) * | 2011-12-29 | 2013-07-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" | Method for x-ray diffraction control of part |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5851197B2 (en) | Stress corrosion cracking life evaluation method for metal materials and inspection plan formulation system for structures used in corrosive water environment | |
US10718723B2 (en) | Utilizing resonance inspection of in-service parts | |
US20040240600A1 (en) | Positron annihilation for inspection of land based industrial gas turbine components | |
RU2618602C1 (en) | Method for x-ray control parts of gas turbine engine | |
RU2488099C1 (en) | Method for x-ray diffraction control of part | |
RU2536783C1 (en) | Method of determining operating life of metal of pipeline | |
JPS61139743A (en) | Method and apparatus fr evaluating residual life of machine structure receiving repeated load | |
JP2014142304A (en) | Life evaluation method for austenite stainless steel | |
RU2623838C2 (en) | Method for x-ray diffraction controlling parts of gas turbine engine | |
JP2018091720A (en) | Evaluation method and evaluation device for evaluating creep damage of metallic material | |
RU2498263C1 (en) | Method for detection of microcracks in metal | |
Citarella et al. | Fatigue crack growth by FEM-DBEM approach in a steam turbine blade | |
JP2011237221A (en) | Stress state estimation method for austenitic stainless steel | |
Kryukov et al. | Integrated quality control of the rotor discs of gas turbines of gas-compressor units by eddy-current and dye penetrant nondestructive testing | |
JP6430220B2 (en) | Structure life diagnosis method and structure life diagnosis apparatus | |
RU2796563C1 (en) | Method for operation of an aircraft gas turbine according to its technical condition | |
Panin et al. | Application of integral-type deformation pickups for evaluating the fatigue damage of carbon composites | |
CN110907269A (en) | Titanium alloy fatigue life prediction method based on micro scratches | |
Okpa et al. | The Development of a Cavitation-Based Model for Creep Lifetime Prediction Using Cu-40Zn-2Pb Material | |
Lakshmi et al. | Quantitative NDE of aero engine turbine rotor blade—A case study | |
Gladshtein et al. | Evaluation of the long-term operating life of chromium-molybdenum-vanadium steel components with respect to micro-damage | |
RU2552601C2 (en) | Part state estimation method | |
RU2669432C1 (en) | Method for determining periodicity gas turbine engine part control | |
RU2610821C2 (en) | Method of estimating residual life of metal parts | |
JP2018028456A (en) | Method of evaluating embrittlement of steel member |