汽轮机转子中心孔涡流探伤.PDF

第21卷第小期
无损检测
1999年4月
NDT
1999
试验研究
汽轮机转子中心孔涡流探伤
林俊明林发炳林春景
陈开方松利’陈国平
(爱徳森(质门)电子有限公司,厦门361001)(广东核电合営有限公司,深圳518081)
摘要通过制作人工試样模拟中心孔的常见缺陷,对汽轮机转子中心孔缺陷程度和涡流信
号响应持征之间的关無进行了定性分析和研究,为汽轮机大轴中心孔的涡流捰伤提供了一种确实
可行的方法
主题词汽抡机转子中心孔试件涡流检验
EDDY CURRENT INSPECTION OF THE CENTRE HOLES IN TURBINE ROTORS
Lin Junming Lin Fabing Lin Chunjing Chen Kaihui Iang Songli Chen Guoping
(Eddysun (Xiamen )Electronic Co, Ltd) (Guangdong Nuclear Power [. V, Co,
Abstract Th
holes of turbine rotors and the char
of different artificial defects madr
specimen for the simulation of common defects in the holes. It has provided a feasible method for the inspection of
turbine rotors
Keywords Turbine Rotor Centre hole Specimen Eddy current inspection
前言
轮机大轴生产中的缺陷;内窥镜方法靠人工观察,缺
陷的检出率与检浏人员的经验和主观因素密切相
汽轮机转子的结构有整锻、套锻和焊锻三种,通关,容易造成漏检和误检,并且一旦发现缺陷亦不能
常采用的是整锻式转子。因大型钢坯中心部位常不估算出疲劳裂纹的相对深度;而涡流法属于表面检
可避免地存在着偏析、豌松和微孔性缺陷,转子锻件测法,其检测灵敏度和可靠性愈来愈高。因此,为确
中心部位便成为最薄弱的地方。为了去除这些缺陷,保汽轮机安全运行,在役中心孔的涡流检测应作为
般采用中心孔掏挖工艺,掏挖中心孔后虽除去该主导方法,必要时辅以超声和内窥镜方法加以验证,
部位的潜在缺陷;为转子的在役检测提供了方便,但把误检和漏检降到最低的程度。现根据笔者1993年
同时也出现了新的问题。由于汽轮机转子的高速运来与湖南中试所等多个单位共同试验研究的经验,
转,在中心孔表面产生了较大的切向应力。该区域若就涡流法对大轴中心孔的检测作一简介
因工艺问题残存少量微小锻缺陷,这些潜在的残
在选用涡流方法试验时,需从有裂纹的大轴中
余缺陷受交変应力的作用易于扩展,形成疲劳裂纹心孔故障件中选取已知裂纹尺寸的试验件。但目前
而造成危害。
没有大量的故障件可选,故选择与大轴中心孔同样
转子中心孔结构的完整性、可靠性是保证汽轮的材料,用线切割制作模拟裂繼。虽然它与自然疲劳
机安全运行的关键部件之一。汽轮机在役定期检修裂纹的阻抗信号在响应上会有所不同,但这种人工
时,必须对大轴中心孔进行探伤。大轴中心孔的常见缺陷更便于对裂纹程度和信号响应之间的关系进行
缺陷为疲劳裂纹,裂纹多位于表面或亚表面。大轴中定量研究从而能确定和实际应用相近的试验参数
心孔的检测方法很多,常用的方法有目视、超声、内模式。
窥鏡和涡流检测等,其中,目视检测作为中心孔检测
方法之一、仅能辨认较大的浅表缺陷;超声波探伤法2转子材料和检测方法
对深层和亚表面缺陷较敏感,但需要糊合剂,且对表2.1大轴中心孔标准样件的选材和加エ
面疲劳裂纹不甚敏感,因此较适合用于檢测制造汽
汽轮机转子多为铁磁性整锻、套锻或嬶锻制成
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林俊明等:汽轮机转子中心孔涡流探伤
其常用质为30r1MoV,34CrNi3Mo或者的优势,以利于不同深度缺陷的检出。
27Cr2MovV。为了使标准试块的材质与原位部件尽2.3检測频率的选择
量一致,我们选择27T℃r2MoV材料作为标样的材质,
检测颎率的选择通常与试样的相对磁导率、电
的相对导磁率A>1,电导率也比较低。如图1所阻率(或电导率)有关,汽轮机转子中心孔材料的相
示,标准试件外形是直径为150mm,壁厚为25mm对磁导卒根据材料相似原理,经测量其值约为10
的管状结构,将其切为两半,试块上的人工缺陷用线
Ni3Mo和30 Crlmolv的电阻率为28.9x2
切割加工,A,B,C,D(另一块为a,b,c,4)的深度分cm,27Cr2MoV的电阻率为27.-5k92?cm。对于渗透
别为.3,0.5,1.0和2.0mm(另一块的加工深度分深度,由于涡流法主要用于检测转子中心孔的表
别为2.5,3.0,4.0和5.0)四个等级,两块共八个等面或亚表面疲劳裂纹,要求仪器对工件浅层有较高
级,加工时采用0.1mm鸰丝线切割,加工要求表的灵敏度,因此不必渗透太深。但若滲透深度太浅,
面粗植度Rっ为0,6~1.25m;在如图1所示的e,f,由于大轴中心孔的表面噪声大,会使信噪比降低,因
g等间距位置分别用电火花加工.5,1.0和2.Onm此选择频率参数时应注意两者兼顾。由于理论计算
个向缺陷(长5.omm、宽<0.12mm)。该标样的与实际检测往往存在距离,确定检测频率时必须理
电火花加工人工缺陷是根据以往汽轮机转子中心孔论与实际结合,即根据材料特性通过理论计算得出
检测的常见裂纹设计的,在应用过程中,可根据具体所选频率的值,以此值为中值,于中值前后儿十赫兹
情况增加其他人工缺陷,如果转子的材质与标样材通过反复试验摸萦,确定最佳频率范围,一般认为频
质不同,检测时仅需对涡流检测仪器的参数稍作调率设定在50~200H范围比较合适。
整即可
2.4信号相位和其它数选择
我们在选择渗透深度δ时(涡流的渗透深度与
所选烦率值的平方根成反比),必须兼顾仪器对微小
裂纹的相对分辦力。由于渴流信号的相位滯后角1
弧度)
式中h一缺陷深度
6一标准滲透深度
图1大轴中心孔标试块
由上式可知,对同样的裂纹深度,如果渗透深度
2.2检测似器和探头
δ值小,则可得到较大相位角θ涡流响应倍号,有利
仪器选择爱德森(厦门)电子有限公司引进生产于把小缺陷信号从背景噪声中分离出来。
的EEC-39智能数字式四频八通道涡流检测仪器
EEC-39多频多通道仪器可同时抻制多个干扰
该仪器具有先进的技术性能
因素,检测中可通过混频有效地抑剖探头晃动和大
探头为中心孔专用探头,其型号为 EPZXK.轴中心孔表面曲率不规则变化等引起的噪声,有效
JO.00,频率范围为50~500kHz。中心孔专用探头有地提高检测信噪比。为了使小缺陷倌号在阻抗平
多种型号,用户可根据要选择单探头、双探头
面中具有清晰的相位区分,我们可调节仪器的增益
探头或四探头。采用C扫描模式时,·般选用单探比,使涡流信号垂直分量与水平分量的放大倍数发
头。探头的多寡主要考虑检测的效率。探头越多,一生改变,加大微小缺陷与平扰信号间和两个易混缺
次打査的面积越大,扫