[發明專利]一種燃氣輪機透平葉片壁厚水浸超聲檢測方法及裝置

在審

• 申請號: 202111354077.5
• 申請日: 2021-11-12
• 公開（公告）號: CN113916166A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 肖俊峰;張炯;李永君;高斯峰;唐文書;南晴;高松
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: G01B17/02
• 分類號: G01B17/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

1.一種燃氣輪機透平葉片壁厚水浸超聲檢測方法，其特征在于，其包括以下步驟：

S1：采用與透平葉片相同的制造工藝及參數，制作透平葉片葉型和葉柄待檢測壁厚區域的聲速標定試樣；

S2：采用脈沖回波反射式水浸超聲檢測方法，對標定試樣聲速進行測量，依據公式v＝h/t獲得透平葉片葉型和葉柄不同待檢測壁厚區域標定試樣的聲速v_i，其中i代表透平葉片的不同區域；

S3：將待檢測壁厚的透平葉片固定在水浸超聲檢測水槽的夾持裝置上，向水槽中緩慢注水至透平葉片被完全淹沒，保證透平葉片表面不產生影響壁厚測量的小氣泡；

S4：將聚焦式水浸超聲探頭固定在水浸超聲掃查裝置上并移動到待檢測壁厚的位置，通過夾持裝置調節使透平葉片表面與水浸超聲探頭聲束完全垂直，通過掃查裝置調節水浸超聲探頭與透平葉片表面的水聲程使透平葉片的反射回波為最高；

S5：識別并記錄水/透平葉片界面波和透平葉片壁厚底部回波之間時間差Δt，通過代入該區域的聲速標定值v_i，獲得透平葉片該區域的壁厚值h＝v_i×Δt；

S6：通過掃查裝置將聚焦式水浸超聲探頭移動到下一位置，重復S4的操作，對下一區域的透平葉片壁厚進行測量并記錄，以此類推，獲得透平葉片不同區域的壁厚值。

2.根據權利要求1所述的一種燃氣輪機透平葉片壁厚水浸超聲檢測方法，其特征在于，聲速標定試樣的厚度為該區域透平葉片壁厚設計值，聲速標定試樣的晶粒取向、晶粒大小、成分與該區域透平葉片一致。

3.根據權利要求1所述的一種燃氣輪機透平葉片壁厚水浸超聲檢測方法，其特征在于，獲得同一聲速標定試樣不同位置的聲速，并取平均值作為該聲速標定試樣的聲速v_i。

4.根據權利要求1所述的一種燃氣輪機透平葉片壁厚水浸超聲檢測方法，其特征在于，水聲程的初步調節滿足

S_w＝F-S_b×(v_i/v_w)

其中，S_w為水聲程，即聚焦式水浸超聲探頭與透平葉片表面的距離；F為水浸超聲探頭在水中的焦距；S_b為透平葉片中的聚焦深度；v_i為該區域的透平葉片聲速；v_w為水中聲速。

5.一種燃氣輪機透平葉片壁厚水浸超聲檢測裝置，其特征在于，包括超聲檢測儀(1)，聚焦式水浸超聲探頭(2)，掃查裝置(3)，水槽(4)，夾持裝置(5)，以及數據采集及處理裝置(6)；

所述超聲檢測儀(1)通過屏蔽線纜與聚焦式水浸超聲探頭(2)連接，超聲檢測儀(1)通過數據傳輸線(8)與數據采集及處理裝置(6)連接；

所述掃查裝置(3)至少具有X、Y、Z三個方向的移動自由度，聚焦式水浸超聲探頭(2)設置在掃查裝置(3)上，所述水槽(4)的尺寸能夠完全放進透平葉片，并保證檢測過程中聚焦式水浸超聲探頭(2)和透平葉片始終浸沒在水中，用于夾持透平葉片(7)的夾持裝置(5)安裝在水槽(4)中，至少具有X、Y、Z三個方向的旋轉自由度，最小旋轉步進不大于0.1°。

6.根據權利要求5所述的一種燃氣輪機透平葉片壁厚水浸超聲檢測裝置，其特征在于，所述超聲檢測儀(1)的最大脈沖重復頻率不小于10kHz，最大增益不小于100dB。

7.根據權利要求5所述的一種燃氣輪機透平葉片壁厚水浸超聲檢測裝置，其特征在于，所述聚焦式水浸超聲探頭(2)為點聚焦形式，探頭頻率選擇保證透平葉片壁厚底部回波與表面界面波能夠明顯區分，同時考慮材質對超聲波的散射作用，探頭頻率通常不小于10MHz。