[發(fā)明專利]一種圓弧樅樹型葉根相控陣超聲檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110090903.3
• 申請(qǐng)日: 2021-01-22
• 公開（公告）號(hào): CN112834617B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 江野;劉文生;朱國(guó)斌;賈少威;王昊;楊希銳;范章帥;裴喜偉;牛騰赟;曹勝仁;趙追博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)大唐集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司華中電力試驗(yàn)研究院
• 主分類號(hào): G01N29/04
• 分類號(hào): G01N29/04;G01N29/265;G01N29/44
• 代理公司: 鄭州中鼎萬(wàn)策專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41179
• 代理人: 林新園

本發(fā)明涉及一種圓弧樅樹型葉根相控陣超聲檢測(cè)方法，技術(shù)方案是，以圓弧樅樹型葉根第一齒根內(nèi)弧部位為檢測(cè)對(duì)象，具體包括以下步驟：確定掃查路徑；確定換能器；儀器參數(shù)設(shè)置；掃查；缺陷識(shí)別，根據(jù)聲束仿真模擬結(jié)果，在S掃和B掃圖形特征波相應(yīng)位置尋找缺陷反射信號(hào)，若存在反射信號(hào)，在A掃中對(duì)缺陷波波幅進(jìn)行測(cè)量，波幅高于屏幕80％即為缺陷波，從而對(duì)圓弧樅樹型葉根缺陷進(jìn)行有效檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)圓弧樅樹型葉根第一齒根內(nèi)弧部位的全覆蓋掃查，缺陷反射信號(hào)清晰可見，易于識(shí)別，并可對(duì)缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確定量，以防止汽輪機(jī)葉片葉根斷裂事故的發(fā)生。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于火電機(jī)組汽輪機(jī)設(shè)備無(wú)損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種圓弧樅樹型葉根相控陣超聲檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

圓弧樅樹型葉根合理利用了葉根和輪緣部分的材料，應(yīng)力分布相對(duì)均勻，且降低了葉片的重量，離心力較低，具有承載能力高、強(qiáng)度適應(yīng)性好、裝配和更換方便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于超臨界汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子作為發(fā)電機(jī)組的核心部件，其轉(zhuǎn)動(dòng)部分主要由葉片和葉根組成，葉根作為連接汽輪機(jī)輪緣和葉片的連接部分，需要保證在任何工況下都能夠?qū)⑷~片牢靠固定在汽輪機(jī)葉輪上。圓弧樅樹型葉根的工作應(yīng)力通常在第一齒根處達(dá)到極大值，在汽輪機(jī)長(zhǎng)期使用過(guò)程中，在負(fù)荷、溫度、應(yīng)力和汽水品質(zhì)變化等長(zhǎng)期因素影響下產(chǎn)生疲勞裂紋和微動(dòng)疲勞裂紋，國(guó)內(nèi)火電機(jī)組在運(yùn)行檢修期間多次發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子圓弧樅樹型葉根第一齒根裂紋缺陷。鑒于這些因素影響到汽輪機(jī)葉片的安全運(yùn)行，因此必須對(duì)其進(jìn)行無(wú)損探傷，以便有效檢測(cè)出受損葉根并及時(shí)更換。

目前，國(guó)內(nèi)針對(duì)在役汽輪機(jī)葉片圓弧樅樹型根部一般采用磁粉、滲透和常規(guī)超聲波檢測(cè)。磁粉檢測(cè)技術(shù)可以對(duì)鐵磁性材料圓弧樅樹型葉片根部端面及近表面進(jìn)行檢測(cè)，滲透檢測(cè)技術(shù)可以對(duì)圓弧樅樹型葉片根部端面開口缺陷進(jìn)行檢測(cè)，以上兩種表面無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)在役圓弧樅樹型葉根中間部位缺陷無(wú)能為力。常規(guī)超聲波檢測(cè)可以對(duì)圓弧樅樹型葉根中間部位缺陷，但存在以下問題：葉片在轉(zhuǎn)子上裝配的間距較小，超聲探頭操作空間受到限制，常規(guī)超聲探頭聲束角度固定，無(wú)法對(duì)葉根第一齒根部件全覆蓋掃查；圓弧樅樹型葉根對(duì)應(yīng)的葉片工作部分的型線一般為變截面扭葉片，且葉片工作部分從根部至頂部的截面面積逐漸減小，探頭耦合效果不佳，掃查角度受限，無(wú)法對(duì)葉根內(nèi)部缺陷進(jìn)行有效檢測(cè)；由于圓弧樅樹型葉根沿轉(zhuǎn)子軸向厚度大，且?guī)缀涡螤钔蛔冚^多，超聲檢測(cè)到的結(jié)構(gòu)回波更雜，各種反射信號(hào)重疊，從A掃顯示上難以辨別。

21世紀(jì)以來(lái)，超聲相控陣的研究已非常廣泛，其應(yīng)用也已涉及工業(yè)的眾多領(lǐng)域，已經(jīng)快速發(fā)展為無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域的焦點(diǎn)之一，與傳統(tǒng)超聲檢測(cè)技術(shù)相比，超聲相控陣技術(shù)可以在不移動(dòng)或少移動(dòng)探頭的情況下實(shí)現(xiàn)較大角度范圍的快速的掃查，還具有良好的聲束可達(dá)性，能對(duì)復(fù)雜幾何形狀的工件進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)優(yōu)化控制焦點(diǎn)尺寸、焦區(qū)深度和聲束方向，可使檢測(cè)分辨力、信噪比和靈敏度等性能得到提高。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子圓弧樅樹型葉根結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行中葉片根部應(yīng)力較大，在不拆卸的狀態(tài)下對(duì)常規(guī)檢測(cè)很難達(dá)到檢測(cè)目的,近年來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者將超聲相控陣技術(shù)應(yīng)用于汽輪機(jī)葉片檢測(cè)，并進(jìn)行了的研究。初希專門針對(duì)樅樹型葉根設(shè)計(jì)制作相應(yīng)的調(diào)試和對(duì)比試塊，通過(guò)對(duì)樅樹型葉根內(nèi)外弧缺陷的模擬，提供不同深度、長(zhǎng)度的缺陷對(duì)比并進(jìn)行圖像和數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)葉根端部的覆蓋掃查。黃純德對(duì)汽輪機(jī)樅樹型葉根相控陣檢測(cè)工藝進(jìn)行研究，提出了針對(duì)樅樹型葉根第一齒端部位置的檢測(cè)方法，與傳統(tǒng)的超聲波檢測(cè)葉片葉根方法相比，相控陣檢測(cè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯。季昌國(guó)通過(guò)對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子樅樹型葉根超聲相控陣檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行研究，采用3個(gè)探頭、8次分區(qū)掃查實(shí)現(xiàn)了樅樹形葉根的全覆蓋掃查。

國(guó)內(nèi)對(duì)圓弧樅樹型葉根超聲相控陣檢測(cè)的研究正處于剛起步的階段，相對(duì)于常規(guī)檢測(cè)方法有了較大的突破，但尚有一些不足之處，主要體現(xiàn)在：1)重點(diǎn)檢測(cè)對(duì)象為樅樹型葉根端部；2)為了滿足聲束覆蓋，采用3個(gè)探頭、8次分區(qū)掃查，檢測(cè)方法多在實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行，增加了檢測(cè)難度和作業(yè)強(qiáng)度，實(shí)際應(yīng)用效果不明顯；3)缺陷信號(hào)難以準(zhǔn)確識(shí)別。因此，其改進(jìn)和創(chuàng)新勢(shì)在必行。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，本發(fā)明之目的就是提供一種圓弧樅樹型葉根相控陣超聲檢測(cè)方法，可有效解決在不拆卸火電汽輪機(jī)低壓轉(zhuǎn)子葉片的狀態(tài)下對(duì)圓弧樅樹型葉根缺陷檢測(cè)，以防止汽輪機(jī)葉片葉根斷裂事故的發(fā)生的問題。