汽轮机叶根超声波探伤.pdf

第22卷第7期
无损檢测
Vo1 22 No
2000年7月
NDT
July 2000
汽轮机叶根超声波探伤
宋绍河
(甘肃电力试验研究所,州730050)
摘要介绍汽轮机叶根炤声波探伤方法,包括所研制的乂形叶根檢测用双晶纵波凸而探头
及T形叶根檢测用大ズ值微型探头,并给出H了应用实例。
主题词超声檢验探头汽轮机叶根
ULTRASONC NSPECTON TURBINE BLADE ROOTS
Song Shaohe
(Gan su E lcctric Pow cr Test and Rcscarch Institutc. L anzhou
A bstract U Itra so n ic in sp cation mcthod Mo r Lutb inc blade roots is dcscribcd includ ing thc doub Ic-crysta I
long itud ina l wave convex p robe Mor orked blade rools and the m in ip ro be w ith big K value for T-shaped blade
roo Ls dcve loped Practical app licatons arc givcn
Keywords U ltra son ic testing Pro be Turb ine blade roo L
我国5070年代投入运行的汽轮机己歩入老
龄化阶段,叶片及叫根断裂频繁发牛。然而,汽轮机
叶根的探伤目前仍沿用70年代的方法,这些方法存
在许多缺点,影响检验的准确性。
1常规探伤方法利弊分析
骑鏠铆孔叉形叶根的表面波探伤
采用表面波淞对缝铆孔义形叶根(简称义形
?2
叶根)进行探伤,具有调整简单探伤灵敏度高等特
点。但老机组的根与叶根间,叶根与轮盘间多伴有反射波打到铆孔上端面进行探伤。众所周知,汽轮机
较厚的氧化皮或在铆孔附近打有标记钢印和划痕,机型繁多,每种机型又出若级组成每级叶根风
这作採伤吋易造成回波与实际裂纹相混淆形成误各不相同,因此对每种机型必须逐一做出を用探头,
判。有些机组叫根的探伤面仪2~3mm(纲1),探头这就需要制作人量声波探头才能适应探伤要求;
不能放置而无淞探伤。
而且制造丿一般不提供叶根尺寸,只能靠测量状得
叉形叶根的横波探伤
如测得的尺寸与实际尺寸不相吻合,则对探头制作
义形叶根横波探伤原理见图2.它是利用二次又增加了难度。
13用横波法在台肩上探伤
种方法的原理见图3,它是利用横波探头倾
斜置」台肩上进行探伤,实际探伤屮发现此法?
平直台肩的叶根是可行的。但具有平直台肩的叶根
枚为少见,人多叶根貝有四弧面,弧面R为20~
50nm,这样横波探头与探测面不能很好耦合(图4
而给探伤带米困难,若将探头修磨成图3所示凸型
图
弧面,声波很难准确打代裂纹面上,再则经修暦的探
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米绍河:汽轮机根超声波糅伤
R为20~50mm左石而选取的中间侑。对」R<
3~mm或>35mm的汽轮机叶根川在探伤时用砂布
将探头附在工件上稍加修磨加之采用粘度稍大的机
油作耦合剂,即保证探头与工件的良好耦合
基本原理
图3
221声反射埋论
当声波垂直入射时(图6),假设耦合剂中声压
完全透射,根据垂自入射时的声压反射率公式
Z2+ Z
声爪反射率
09991100
图
P2ーー反射声压
头多出现杂波反射,干扰裂纹的检出。
P;ー入射声压
14微型纵波探头(烟斗状)检测T形叶根
Z1ー钢中声阻
对于T形叶根,以往采用微型纵波探头探伤
Z7=45×10kgh2?s
(纲5),这对平直探测面的探伤是可行的,但大多数
Z2ー空气中声阻抗
叶根探伤而为四型弧而,同样存在探测而与探头的
Z2=000004×10kgh2:s
耦合问题。
钢空气
P
為=?
ーC
图6
1一-钢的密度2空气的密度
图
声波在钢中垂自入射到钢/空气界而(空气)时
2双晶纵波凸面探头的研制
公造成企反射。
针对上述叉形叶根探伤存在的问题,我们研
222利用双晶联合探头的原理
了一种双晶纵波凸面探头。
采用双晶联合探头是为了弥补普通探头探测近
21双晶纵波凸面探头的特点
表面缺陷的盲区人大分辦力低的缺点而设计的。由
为避免平台肩上锈似和划痕的不良影响,我们采用双晶联合探头,发射与接收压电晶片分开,消除
将探伤面选择在門弧面上。为适应多种机型、多种规了压电晶片与延迟块之间的反射杂波,同时由于仪
格尺寸叶根探伤的要求,我们选择了双晶联合探头
器线路中始脉冲不能进入放人器,克服了阻塞现象
(即一发一收),这样既可以消除近场干抗引起的杂使探测盲区人人械小。通过收变两晶片的倾斜角度
波,有利于小尺寸叶根的探伤,又可将两品片声束交可获得理想的交点距离,从而使工件常出现裂纹的
点控制在叶根御孔附近,有利于缺陷的檢He
区域获得较大的反射声ド(交点F处反射声最
叶根开裂一般在出汽侧御孔的中潞、裂纹走
强),双晶联合探头原理见图7。
与叶根端面相垂直、利用声朿垂直入射到⊥件遇异
3双晶纵波凸面探头的构造
质界而具有最人的反射声压这一特点,我们选择
双晶纵波面探头的构造见图8,其外形尺寸
纵波。
为18mm×15imm×12mm,两压电品片尺寸为5mm
常规纵波探头为半面型而现场术数义形川根多×Smm,25~5P,两晶片焦距为35±smm,探测范
采用η型弧面,显然采用上述探头法进行探伤,为
围为20~110mm。用双晶纵波面探头探测倒
了使探头与探伤而耦合良好,我们将探头磨制成凸
0m处的mm线切割槽人工缺陷的波形见图9
面型,其R约为3Sm。此估是经多台机组现场测试探测到11m处的2mnm线切割波形见10
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