[发明专利]一种圆弧枞树型叶根相控阵超声检测方法

说明书

本发明涉及一种圆弧枞树型叶根相控阵超声检测方法，技术方案是，以圆弧枞树型叶根第一齿根内弧部位为检测对象，具体包括以下步骤：确定扫查路径；确定换能器；仪器参数设置；扫查；缺陷识别，根据声束仿真模拟结果，在S扫和B扫图形特征波相应位置寻找缺陷反射信号，若存在反射信号，在A扫中对缺陷波波幅进行测量，波幅高于屏幕80％即为缺陷波，从而对圆弧枞树型叶根缺陷进行有效检测，实现圆弧枞树型叶根第一齿根内弧部位的全覆盖扫查，缺陷反射信号清晰可见，易于识别，并可对缺陷进行准确定量，以防止汽轮机叶片叶根断裂事故的发生。

技术领域

本发明属于火电机组汽轮机设备无损检测技术领域，具体涉及一种圆弧枞树型叶根相控阵超声检测方法。

背景技术

圆弧枞树型叶根合理利用了叶根和轮缘部分的材料，应力分布相对均匀，且降低了叶片的重量，离心力较低，具有承载能力高、强度适应性好、装配和更换方便等优点，被广泛应用于超临界汽轮机转子叶片。汽轮机转子作为发电机组的核心部件，其转动部分主要由叶片和叶根组成，叶根作为连接汽轮机轮缘和叶片的连接部分，需要保证在任何工况下都能够将叶片牢靠固定在汽轮机叶轮上。圆弧枞树型叶根的工作应力通常在第一齿根处达到极大值，在汽轮机长期使用过程中，在负荷、温度、应力和汽水品质变化等长期因素影响下产生疲劳裂纹和微动疲劳裂纹，国内火电机组在运行检修期间多次发现汽轮机转子圆弧枞树型叶根第一齿根裂纹缺陷。鉴于这些因素影响到汽轮机叶片的安全运行，因此必须对其进行无损探伤，以便有效检测出受损叶根并及时更换。

目前，国内针对在役汽轮机叶片圆弧枞树型根部一般采用磁粉、渗透和常规超声波检测。磁粉检测技术可以对铁磁性材料圆弧枞树型叶片根部端面及近表面进行检测，渗透检测技术可以对圆弧枞树型叶片根部端面开口缺陷进行检测，以上两种表面无损检测技术对在役圆弧枞树型叶根中间部位缺陷无能为力。常规超声波检测可以对圆弧枞树型叶根中间部位缺陷，但存在以下问题：叶片在转子上装配的间距较小，超声探头操作空间受到限制，常规超声探头声束角度固定，无法对叶根第一齿根部件全覆盖扫查；圆弧枞树型叶根对应的叶片工作部分的型线一般为变截面扭叶片，且叶片工作部分从根部至顶部的截面面积逐渐减小，探头耦合效果不佳，扫查角度受限，无法对叶根内部缺陷进行有效检测；由于圆弧枞树型叶根沿转子轴向厚度大，且几何形状突变较多，超声检测到的结构回波更杂，各种反射信号重叠，从A扫显示上难以辨别。

21世纪以来，超声相控阵的研究已非常广泛，其应用也已涉及工业的众多领域，已经快速发展为无损检测领域的焦点之一，与传统超声检测技术相比，超声相控阵技术可以在不移动或少移动探头的情况下实现较大角度范围的快速的扫查，还具有良好的声束可达性，能对复杂几何形状的工件进行检测，通过优化控制焦点尺寸、焦区深度和声束方向，可使检测分辨力、信噪比和灵敏度等性能得到提高。汽轮机转子圆弧枞树型叶根结构复杂，运行中叶片根部应力较大，在不拆卸的状态下对常规检测很难达到检测目的,近年来，国内学者将超声相控阵技术应用于汽轮机叶片检测，并进行了的研究。初希专门针对枞树型叶根设计制作相应的调试和对比试块，通过对枞树型叶根内外弧缺陷的模拟，提供不同深度、长度的缺陷对比并进行图像和数据分析，实现叶根端部的覆盖扫查。黄纯德对汽轮机枞树型叶根相控阵检测工艺进行研究，提出了针对枞树型叶根第一齿端部位置的检测方法，与传统的超声波检测叶片叶根方法相比，相控阵检测技术优势明显。季昌国通过对汽轮机转子枞树型叶根超声相控阵检测技术进行研究，采用3个探头、8次分区扫查实现了枞树形叶根的全覆盖扫查。

国内对圆弧枞树型叶根超声相控阵检测的研究正处于刚起步的阶段，相对于常规检测方法有了较大的突破，但尚有一些不足之处，主要体现在：1)重点检测对象为枞树型叶根端部；2)为了满足声束覆盖，采用3个探头、8次分区扫查，检测方法多在实验条件下进行，增加了检测难度和作业强度，实际应用效果不明显；3)缺陷信号难以准确识别。因此，其改进和创新势在必行。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种圆弧枞树型叶根相控阵超声检测方法，可有效解决在不拆卸火电汽轮机低压转子叶片的状态下对圆弧枞树型叶根缺陷检测，以防止汽轮机叶片叶根断裂事故的发生的问题。