汽轮机末级叶片超声波检测方法与应用

汽轮机叶片叶身的无损检测技术探析

汽轮机叶片叶身的无损检测技术探析摘要：运行中的汽轮机叶片处于极复杂的应力状态，往往由于叶片设计不合理,材料不符合要求,机加工质量不佳,组装工艺不良,运行工况变动等因素的影响造成叶片断裂事故,严重威胁汽轮机运行安全。

对叶片进行预防性检查是消除设备隐患,确保机组安全运行的重要手段。

目前,疆内大量老机组仍在超期服役,大容量机组相继投运,叶片的断裂时有发生。

长期以来,为了提高检测的准确性,许多单位做了大量的试验研究,形成了几种不同的检测方法,主要有磁粉探伤、渗透探伤、超声波探伤、金属磁记忆检测、涡流探伤等。

关键词：汽轮机；叶片叶身；无损；检测技术叶轮是影响汽轮机工作效率的重要零器件,也是对汽轮机可靠性具有重要影响的器件。

随着经济社会的发展,汽轮机的数量越来越多,叶轮的形状更加复杂,对叶片的性能要求也越来越高。

一些特殊叶片的加工技术难度大,传统的加工方式难以满足要求。

对汽轮机叶片进行研究,可以提高汽轮机叶片制造技术的发展,促进新工艺的形成。

一、汽轮机叶片的结构特点（一）汽轮机叶片构造机装配根据叶片功能的不同,汽轮机叶片可分为静叶片和动叶片。

静叶片通常与汽轮机静子连接,处于相对不动状态,可以改变气流的方向,促使蒸汽进入下一个叶片。

动叶片通常安装在转子叶轮或者转鼓上,受到喷嘴叶栅喷春雨气流作用,将蒸汽的能量转换成机械能。

不同的汽轮机,叶轮的作用不同,叶片的固定方法也不相同。

动叶片由三部分组成,叶根、叶冠和叶身。

叶身通常是扭转的曲面,是叶片的基本组成部分。

叶身塑面主要有内塑面、背塑面、出气边圆角等组成。

直叶片的塑线从叶根到叶冠不发生变化,属于等截面叶片。

叶片通常是比较复杂的曲面,对加工精度要求较高,使用传统的加工方法难以满足要求,是塑面难度大的关键所在。

叶根主要是将叶片固定在叶轮上,保证叶片牢固。

叶根可以使叶片在巨大离心力作用下不从轮槽中拔出来。

叶根需要有足够的强度,并且能够应力集中。

叶冠是叶片外端的固定。

叶冠部分通常有围带,可以将多个叶片进行联接。

汽轮机叶片叶身超声导波检测技术研究

ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ，ａｎｄｃａｎｔｅｓｔｔｈｅｔｏｔａｌｂｌａｄｅａｔｏｎｃｅ．Ｂｙｔｅｓｔｉｎｇｔｈｅｒｅａｌｂｌａｄｅ，ｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｂｉｌｉｔｙｏｆｍｅｔｈｏｄｈａｓｂｅｅｎｖｅｒｉｉｆｅｄ．
素影响，在这些因素的综合作用下，往往由于叶片设计不合理、材料不符合要求、机加工质量不佳、组装工艺不良、运行
ｌ平板超声导波的传播特性
导波是声波在介质中的不连续交界面间产生多次往复反射和折射，并进一步产生复杂的干涉形成的波Ｊ。导波传播的介质即为波导，平板、圆柱壳、棒及层状的弹性体都是典型的波导。汽轮机叶片是一种类似钢板的波导，
ｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｏｓｉｔｉｏｎｓｉｓｔｅｓｔｅｄｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉｓｔａｎｃｅ，ｔｈｅｒｅｓｕｈｓｓｈｏｗｔｈａｔｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｕｉｇｄｅｄｗａｖｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｖｅｖｅｒｙｇｏｏｄ
汽轮机转子作为高速转动部件，是火力发电机组的关键大型部件之一。叶片是汽轮机中数量和种类最多的零件，工作时，叶片不仅承受高速转动时离心力作用所产生的静应力
快速的，具有高灵敏度，而且能覆盖整个部件的检测方法，即

汽轮机叶片自振频率与振型的测量方法研究-便携式振动分析仪

第23卷第5期电站系统工程V ol.23 No.5 2007年9月Power System Engineering Sep., 2007 文章编号：1005-006X(2007)05-0055-03汽轮机叶片自振频率与振型的测量方法研究*长沙理工大学能源与动力工程学院晋风华摘要：汽轮机叶片自振频率的测量和振型的确定对于机组的安全运行具有重要的意义。

以前监测叶片的振动特性主要采用自振法和共振法两种，由于受仪器设备本身性能限制和人为因素的影响，测量精度不高，叶片振型判断困难。

为此研究了一套基于频谱分析仪的叶片自振频率与振型测量系统，测试结果表明，该方法测量结果准确，使用方便，可以实现汽轮机叶片频率与振型的测量。

关键词：汽轮机；叶片；振动；频率；振型中图分类号：TK268.+1 文献标识码：BResearch on Measuring Method of Self-vibration Frequency andVibration Mode of Steam Turbine BladesJIN Feng-huaAbstract: The measurement of self-vibration and determination of vibration mode for steam turbine blades is significant to the safe operation of the unit. Former monitoring of blades vibration characteristics mainly adopt self-vibration method and resonance. As limited by device itself and human elements, the measuring accuracy is not high and it is difficult to judge the vibration mode, thus, a set of measuring system used for blades self-vibration frequency and vibration mode based on spectrum analyzers is studied. The measuring results show that this method has correct measuring results, easy to use, can provide measurements for steam turbine blade frequency and vibration mode.Key words: steam turbine; blades; vibration; frequency; vibration mode汽轮机是一种复杂而精密的机构，它通过叶片将高温、高压蒸汽所具有的内能转换成机械能。

某电厂汽轮机叶片裂纹的超声波横波检测

某电厂汽轮机叶片裂纹的超声波横波检测
摘要:该汽轮机,投运已30多年,步入老龄化阶段,汽轮机叶片处于复杂应力状态下工作，叶片常常因为设计、材质、加工精度、组装工艺等问题,随着时间的延长,产生裂纹,并不断扩展,本文运用了超声波横波检验方法，对该电厂汽轮机叶片裂纹进行检测。

关键词:汽轮机叶片、裂纹、超声波检测、横波
0前言
某发电厂2号机组,是前苏联列宁格勒金属工厂1972年生产的K-100/90-7型双缸凝汽式汽轮机组，功率100MW,1974年9月投产,截止2004年6月,累计运行时间20.4万h,期间已进行过11次大修。

低压转子24/29,25/30级叶片型号分别为1450/476,1147/749型,叶片总长分别为524mm,650mm,叶根长分别为92mm,105mm,根部下宽为35mm,32mm,对称1圈分别安装99片,102片,叶根为4叉型骑缝双铆孔叶根,叶根叉齿宽度为15mm。

1问题提出
该汽轮机,投运已30多年,步入老龄化阶段,汽轮机叶片处于复杂应力状态下工作,叶片常常因为设计、材质、加工精度、组装工艺等问题,随着时间的延长,产生裂纹,并不断扩展,严重地威胁着汽轮机运行的安全性,特别是长叶片叶根发生断裂,后果不堪设想。

传统检测方法,采用超声表面波检测次末级(24/29级)一侧叶根,如图1。

由于叶根水平面外露的宽度窄,对表面波探头入射点的要求非常苛刻,。

刍议汽轮机转子叶轮裂纹的超声检测方法

刍议汽轮机转子叶轮裂纹的超声检测方法摘要：汽轮机转子的无损检测是一项系统工程,涉及汽轮机和金属材料等多个专业。

为使转子安全运行及其寿命的检测提供可靠数据,文中针对叶轮介绍了多种检测手段,并总结出相对成熟的检测方法,供业内人士参考。

关键词：汽轮机叶轮无损检测超声表面波检测超声爬波检测无损检测是工业发展必不可少的有效工具,在一定程度上反映了一个国家的工业发展水平,其重要性已得到公认。

无损检测的最大特点就是能在不损坏试件材质、结构的前提下进行检测,所以实施无损检测后,产品的检查率可以达到100%。

但是,并不是所有需要测试的项目和指标都能进行无损检测,无损检测技术也有自身的局限性。

某些试验只能采用破坏性试验,因此,在目前无损检测还不能代替破坏性检测。

文中汽轮机转子无损检测采用超声检测。

汽轮机转子的无损检测是一项系统工程,涉及汽轮机和金属材料等多个专业。

为使转子安全运行及其寿命的检测提供可靠数据,文中针对叶轮介绍了多种检测手段,并总结出相对成熟的检测方法,根据DL438-2009《火力发电厂金属技术监督规程》标准要求,规定调节级叶轮变截面处和热槽等部位在制造过程与日常检修中应进行外圆探伤和硬度检测。

1、汽轮机转子材料软化特性和硬度测量意义汽轮机转子由主轴、叶轮或转鼓、动叶片和联轴器等汽轮机旋转部件组成的组合体。

在高温环境下转子工作,由于蠕变、疲劳等因素,导致材质等出现老化的情况。

CrMoV转子钢材质老化现象的典型特征之一就是材料软化,其表现特征就是材料硬度降低。

硬度是衡量部件软化的一个重要指标。

有研究表明,在转子联轴节处,由于运行温度降低,可以认为保持了原始材料的性能,但其它部位,特别是高温部分,硬度有很大的降低,最低达到△H_V≈80。

随着材料硬度降低,相应的蠕变断裂时间减少,即蠕变断裂寿命下降,疲劳断裂循环次数显著减小。

根据《电站汽轮机转子无损检测标准》,有关转子硬度的检测规定如下:(l)试验时间:硬度检测的时间从转子生产过程一开始就适用,对运行中的转子则在定时大修情况下进行。

汽轮机叶片超声波检测专用工艺

1 适用范围
本规程适用于汽轮机叶片的叶身超声波检验。

规定了在役汽轮机检修时，超声波检验和判定方法。

2 编写依据
DL/T714-2011《汽轮机叶片超声波检验技术导则》
《超声检测工艺规程》
3 探头选用
叶片宜选用2.5MHz~10MHz的专用表面波探头。

4 检测前准备
4.1被检查叶片的叶身探测面应进行清理，满足探伤要求并按序编号。

4.2耦合剂可选取甘油、机油或专用耦合剂，不得使用化学浆糊等对叶片有腐蚀的、不易清理的耦合剂。

4.3仪器调整：选择通道，将声速调至2980mm/s，将探头正对叶片的端头，探头的前沿距端头40mm调整声程使端角反射波显示在屏幕上，调节灵敏度，使波高达到满屏的80%，做为参考回波。

4.4探头放置见图1。

对带有司太立合金焊缝的末级叶片，宜采用横波。

5 检测
5.1表面波探头平行于叶身边沿间距应不大于150mm的分段，检测时可以略作左右摆动。

5.2叶身检验灵敏度及判伤波高见表1。

5.3叶身表面波检验时动态波形图见图2所示，
表1 叶身检验灵敏度及判伤波高
图2 叶身表面波检验时动态波形图
F为裂纹信号，A为拉筋孔回波，B为叶片端头信号，T为始波。

汽轮机轴瓦渗透及超声波检验技术

电厂汽轮机轴瓦无损检测综合技术轴瓦无损检测我个人对汽轮机轴瓦乌金复合层的无损检测方法进行了分析研究与探计。

为了能有效地保障轮机轴瓦的质量，确保严重地影响发电厂的安全和经挤效益。

在此谈谈我个人的两种检测方法1、一般以优质诗铁铸造成型，然后在其内表面浇铸一层薄层（1.5〜4mm）乌金，形成一圈乌金复合层而组成。

有径向支持轴承轴瓦和轴向推力轴承轴瓦两种。

径向支持轴承轴瓦支撑着转子的重量和由于转子质量不平衡与高速转动而引起的离心力，并确定转子的径向位置，使其中心与汽缸中心保持一致。

推力轴瓦呈扇形，其作用是承担高压蒸汽作用在转子上的轴向推力，并确定转子的轴向位置，使转子与静止部分保持一定的轴向间睬。

汽轮机在工作时，转子高速运转（3000 转／分），将在轴瓦上产生根大的径向、轴问载荷并伴随着突发情况的冲击力作用。

如轴瓦上有脱层等缺陷的存在，在各种外力的综合作用下，将使脱层等缺陷扩展，甚至造成轴瓦乌金复合层的脱落与熔化，从而引发烧瓦、停机，严重地影响发电厂的安全和经挤效益。

汽轮机轴瓦在传统上常用煤油试验来检验乌金复合层的复合情况既费时又费力，更需改进的是其检验灵敏度、检出率较低，对于非开口性的脱层无法检验，已越来越不适应我国大功率、高参效特别是桉电站轴瓦检验的要求。

利用渗透检验和超声波检验两种方法对轴瓦进行综合检测不但具有较高的检测灵敏度而且具有较高的发电的安全运行。

可广泛地用于汽轮机轴瓦前及期间的无损检测。

2 渗透检测2．1 检测面根据渗透检测，渗透检测只能检验表面开口性缺陷。

所以对轴瓦进行渗透检测是检测轴瓦的乌金复合层与基体的接合线处的复合情况。

其检测面即是轴瓦乌金复合层接合线处表面。

其所在轴瓦面即为PT 检测面，乌金复合层表面是UT 检测面。

2．2 检测准备2．2．1 轴瓦的表面光精、平整，不需修磨完全符合渗透检验要求，但轴瓦表面通常有防护油层，进行渗透检验肘必须清洗干净。

2．2．2 在汽轮机安装现场，水源、颇多不便，而且轴瓦检测工作量也不是太大。