[发明专利]一种燃气轮机燃烧室用隔热瓦块性能的定量无损测试方法

说明书

本发明提供了一种燃气轮机燃烧室隔热瓦块使用性能的定量无损检测方法。通过对相同砖型瓦块整砖弹性模量示值E’和该瓦块真实弹性模量值E的测试以及二者之间的相关性拟合，在不破坏隔热瓦块结构的情况下可由整砖的弹性模量示值E’推测材料的弹性模量值E，利用使用性能与弹性模量E之间的关系，获得具有合适使用性能隔热瓦块的E’数值范围。采用本方法可以快速、无损、定量的评价耐火制品的性能。

技术领域

本发明涉及一种耐火材料检测方法，特别涉及一种燃气轮机燃烧室用隔热瓦块的定量无损测试方法。

背景技术

燃气轮机可广泛应用于电力、船舶、航空等众多领域，特别是在能源电力工业中发挥着不可或缺的作用。在燃气轮机运行的过程中，燃烧室发挥着十分重要的作用，它是整个燃气轮机所有部件中运行温度最高的一个，工作环境及其苛刻。在燃烧室内部，温度超过1500~1600℃，因此必须使用耐火隔热瓦块来抵挡高温和化学腐蚀，耐火隔热瓦块通过金属支撑件固定在燃烧室的金属壳体上，为了保护金属支撑件及金属壳体，在耐火隔热瓦块的背面设置有空气冷却系统。耐火隔热瓦块的厚度约40mm，在燃烧室正常工作时，其工作面与背衬面的温差高达1000℃。因此，在使用过程中，耐火隔热瓦块不仅要承受长时间的高温、腐蚀，还需要承受温度梯度带来的巨大热应力和高温气流的冲刷。如果燃烧室众多隔热瓦块中有一块因为质量问题出现局部剥落，剥落部分将会在高速气流作用下对涡轮引起非常严重的损坏，导致巨大的损失。因此，隔热瓦块需不仅要具有优异的性能并且不同瓦块的性能要求非常稳定。目前该瓦块性能指标的测试都是破坏性的，抽样检测的结果不能完全代表到每一块瓦块砖。基于隔热瓦块的应用现状，如果能够在使用前对所有隔热瓦块进行性能及稳定性的无损检测，就可以避免因为耐火材料的性能稳定性原因而导致损失，这将是非常有益的。

当前耐火材料的无损检测方法主要有超声波法、回声锤法、X射线法等，这些方法一般只能定性的判断材料内部是否有缺陷，很难用来判断材料的性能优劣。同时，由于耐火材料属于非均一体，结构复杂，其内部含有大量的颗粒、气孔和微裂纹等缺陷，具有颗粒粗、界面多、声衰减大、密度不均匀等特点，耐火材料的内部结构特点导致现有的无损检测方法在缺陷的定性判断上也存在较大的偏差。专利CN 101609067A（一种耐火砖内部缺陷无损量化检测方法及装置）中通过利用超声波的音频信号比较可以判断耐火转内部是否存在缺陷，并通过音频数值来定量比较耐火砖的缺陷，但这种音频数值并未与实际性能对应起来，所谓的定量比较并没有实际意义，因此，该方法无法对耐火砖性能进行定量表征。同时该方法的测试受耐火砖的形状和尺寸所限。

弹性模量又称杨氏模量，它是无机材料的一种最重要、最具特征的力学参数，是物体弹性变形难易程度的表征。已有大量文献表明，相同材质耐火材料的弹性模量与其力学性能有非常好的相关性，同时，也能直接参与表征材料的热震稳定性性能。另外弹性模量的测试（GB/T 30758-2014, 耐火材料动态杨氏模量试验方法（脉冲激振法））具有操作简便、无损测量等优点，因此可以利用弹性模量来定量、无损的评价隔热瓦块的关键使用性能（热震稳定性能）及性能的稳定性。但当前耐火材料弹性模量测试的标准中对测试试样有明确的限制和要求（形状：长条状；测试样品长度为65～250mm，宽度为20～80mm，长度/厚度3.5），虽然弹性模量测试过程对测试样品是无损的，但制备成标准的测试样品对耐火材料产品而言是破坏性的。因此，在耐火材料领域，现在尚未形成针对耐火材料整砖产品进行弹性模量的无损测试方法，从而也无法利用弹性模量来定量、无损的评价耐火材料的性能和稳定性，尤其是异形、结构复杂的隔热瓦块产品。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种燃气轮机燃烧室用隔热瓦块的定量无损测试方法。

本发明为完成上述目的采用如下技术方案：

一种燃气轮机燃烧室用隔热瓦块的定量无损测试方法该方法由以下技术要点及步骤来实现：