汽輪機(jī)葉片根部螺栓孔超聲相控陣成像檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超聲波分析檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及的是汽輪機(jī)葉片根部螺栓孔超聲相控陣成像檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]汽輪機(jī)葉片根部在使用過(guò)程中，長(zhǎng)期受力，易產(chǎn)生疲勞裂紋，是檢修時(shí)的重點(diǎn)檢查部位。但是，由于汽輪機(jī)葉片根部排列較密，預(yù)留出來(lái)的檢測(cè)空間有限，葉片根部被插在軸承座里并用插銷(xiāo)固定，因此檢修時(shí)需要將汽輪機(jī)葉根全部拆下進(jìn)行滲透檢測(cè)，從而導(dǎo)致檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)、工作量大，多次拆裝對(duì)葉片的精密度影響較大。相關(guān)技術(shù)中，使用超聲相控陣檢測(cè)方法對(duì)汽輪機(jī)葉片根部進(jìn)行檢測(cè)。但是，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)超聲相控陣檢測(cè)方法檢測(cè)的都是整個(gè)葉片根部，如縱樹(shù)型葉片根部、菌型葉片根部等，沒(méi)有針對(duì)叉型葉根的螺栓孔的超聲相控陣檢測(cè)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供汽輪機(jī)葉片根部螺栓孔超聲相控陣成像檢測(cè)方法，解決叉型葉根螺栓孔的檢測(cè)問(wèn)題。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是汽輪機(jī)葉片根部螺栓孔超聲相控陣成像檢測(cè)方法，所述葉片根部為叉型葉根，所述叉型葉根包括排列于所述叉齒最前面的前叉齒和排列于所有叉齒最后面的后叉齒，所述前叉齒和后叉齒上分別設(shè)有螺栓孔。
[0005]所述檢測(cè)方法包括以下步驟:將第一相控陣探頭設(shè)置于葉片根部進(jìn)氣側(cè)的內(nèi)弧側(cè)肩臺(tái)，以檢測(cè)前叉齒螺栓孔和后叉齒螺栓孔的出氣側(cè)；將第二相控陣探頭設(shè)置于葉片根部出氣側(cè)的外弧前側(cè)肩臺(tái)，以檢測(cè)前叉齒螺栓孔的進(jìn)氣側(cè)；將第三相控陣探頭設(shè)置于葉片根部出氣側(cè)的外弧后側(cè)肩臺(tái)以檢測(cè)后叉齒螺栓孔的進(jìn)氣側(cè)。
[0006]作為優(yōu)選，所述檢測(cè)方法具體依次包括以下步驟:
[0007](1)選用具有成像功能的相控陣檢測(cè)儀，并將相控陣檢測(cè)儀與相應(yīng)的相控陣探頭相連接；
[0008](2)在所述葉片根部進(jìn)氣側(cè)的內(nèi)弧側(cè)肩臺(tái)處、所述葉片根部出氣側(cè)的外弧前側(cè)肩臺(tái)處和所述葉片根部出氣側(cè)的外弧后側(cè)肩臺(tái)處分別刷涂耦合劑；
[0009](3)將第一相控陣探頭設(shè)置于所述葉片根部進(jìn)氣側(cè)的內(nèi)弧側(cè)肩臺(tái)，以對(duì)前叉齒螺栓孔和后叉齒螺栓孔的出氣側(cè)進(jìn)行扇形掃查，并根據(jù)前叉齒螺栓孔和后叉齒螺栓孔的特征回波進(jìn)行定位；
[0010]將第二相控陣探頭設(shè)置于所述葉片根部出氣側(cè)的外弧前側(cè)肩臺(tái)，以對(duì)前叉齒螺栓孔的進(jìn)氣側(cè)進(jìn)行扇形掃查，并根據(jù)前叉齒螺栓孔的特征回波進(jìn)行定位；
[0011]將第三相控陣探頭設(shè)置于所述葉片根部出氣側(cè)的外弧后側(cè)肩臺(tái)，以對(duì)后叉齒螺栓孔的進(jìn)氣側(cè)進(jìn)行扇形掃查，并根據(jù)后叉齒螺栓孔的特征回波進(jìn)行定位；
[0012](4)所述相控陣探頭采集反射聲波信號(hào)并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并傳輸至所述相控陣檢測(cè)儀保存成像，根據(jù)所成圖像判讀缺陷信息；
[0013](5)重復(fù)步驟(2)?(4)直至分別完成前叉齒螺栓孔和后叉齒螺栓孔的出氣側(cè)、前叉齒螺栓孔的進(jìn)氣側(cè)、葉片根部出氣側(cè)的外弧后側(cè)肩臺(tái)的圖像后，對(duì)受檢的所述叉型葉根的前叉齒螺栓孔和后叉齒的螺栓孔分別進(jìn)行質(zhì)量評(píng)定并記錄；
[0014]作為優(yōu)選，所述步驟(4)中，利用相控陣探頭將采集到的反射聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，送入相控陣檢測(cè)儀保存成像后，將根據(jù)所述叉型葉根尺寸做出的工件輪廓圖導(dǎo)入相控陣儀器中，調(diào)節(jié)工件輪廓圖位置，使工件輪廓圖的位置對(duì)應(yīng)相應(yīng)的反射波位置，則反射波即可視為實(shí)際反射，調(diào)整反射波高，產(chǎn)生用于判讀缺陷信息的最終圖像。具體判斷方法:如果產(chǎn)生回波的位置與工件輪廓圖重疊則回波為工件邊界產(chǎn)生的回波；如果產(chǎn)生回波的位置在工件輪廓圖內(nèi)部且不在工件邊界，則回波處可能為缺陷。這種判斷方法相較于單純地通過(guò)超聲波圖像來(lái)說(shuō)更加直觀和簡(jiǎn)潔，操作人員無(wú)需特別的培訓(xùn)即可直接使用判斷，大大減少了操作人員培訓(xùn)時(shí)間，同時(shí)減少了判讀時(shí)間，加快檢測(cè)速度。
[0015]作為優(yōu)選，所述反射聲波信號(hào)的波高調(diào)整至滿(mǎn)屏80%，掃查靈敏度為所述反射聲波信號(hào)增益4dB。
[0016]作為優(yōu)選，所述第一相控陣探頭、第二相控陣探頭和第三相控陣探頭皆為中心頻率5MHz，陣元數(shù)目為10?12個(gè)，陣元間距為0.5mm，陣元長(zhǎng)度為6mm，由矩形壓電陶瓷晶片構(gòu)成的陣元以線形形式平行于相控陣探頭基體寬度方向布局，嵌于相控陣探頭基體內(nèi)，相控陣探頭內(nèi)集成楔塊，所述楔塊的物理割角為0°?36°，聲速偏轉(zhuǎn)角范圍為-15°?70。。
[0017]進(jìn)一步優(yōu)選，對(duì)于所述叉型葉根的不同位置的檢測(cè)采用與各檢測(cè)位置相適應(yīng)的相控陣探頭。
[0018]進(jìn)一步優(yōu)選，所述第一相控陣探頭中心頻率為5MHz，陣元數(shù)目為12個(gè)，陣元間距為0.5mm,陣元長(zhǎng)度為6_，由矩形壓電陶瓷晶片構(gòu)成的陣元以線形形式平行于相控陣探頭基體寬度方向布局，嵌于相控陣探頭基體內(nèi)，相控陣探頭內(nèi)集成楔塊，所述楔塊的物理割角為36°，聲速偏轉(zhuǎn)角范圍為40°?70°。
[0019]進(jìn)一步優(yōu)選，所述第二相控陣探頭中心頻率為5MHz，陣元數(shù)目為10個(gè)，陣元間距為0.5mm,陣元長(zhǎng)度為6_，由矩形壓電陶瓷晶片構(gòu)成的陣元以線形形式平行于相控陣探頭基體寬度方向布局，嵌于相控陣探頭基體內(nèi)，相控陣探頭內(nèi)集成楔塊，所述楔塊的物理割角為0°，聲速偏轉(zhuǎn)角范圍為-15°?15°。
[0020]進(jìn)一步優(yōu)選，所述第三相控陣探頭中心頻率為5MHz，陣元數(shù)目為12個(gè)，陣元間距為0.5mm,陣元長(zhǎng)度為6_，由矩形壓電陶瓷晶片構(gòu)成的陣元以線形形式平行于相控陣探頭基體寬度方向布局，嵌于相控陣探頭基體內(nèi)，相控陣探頭內(nèi)集成楔塊，所述楔塊的物理割角為36°，聲速偏轉(zhuǎn)角范圍為40°?70°。
[0021]作為優(yōu)選，所述的相控陣檢測(cè)儀工作頻率范圍為IMHz-lOMHz，水平線性誤差不大于2 %，垂直線性誤差不大于8%。
[0022]本發(fā)明的有益效果:無(wú)需拆裝汽輪機(jī)葉根，節(jié)省裝配成本及停機(jī)運(yùn)行的時(shí)間成本，同時(shí)不影響檢測(cè)精度。相控陣檢測(cè)儀調(diào)節(jié)好參數(shù)儲(chǔ)存后，將相控陣探頭貼上工件后不移動(dòng)探頭或少移動(dòng)探頭即可檢出結(jié)果，檢測(cè)效率高，節(jié)省時(shí)間成本。本發(fā)明缺陷判斷的方法能簡(jiǎn)單的分辨出缺陷位置與葉根結(jié)構(gòu)固有反射波的區(qū)別，從而降低操作人員的學(xué)習(xí)成本。
【附圖說(shuō)明】
[0023]利用附圖對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。
[0024]圖1是本發(fā)明汽輪機(jī)葉片根部的待測(cè)示意圖。
[0025]圖2是本發(fā)明汽輪機(jī)單片葉片根部的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖3是本發(fā)明檢測(cè)前叉齒螺栓孔的出氣側(cè)時(shí)的示意圖。
[0027]圖4是本發(fā)明檢測(cè)后叉齒螺栓孔的出氣側(cè)時(shí)的示意圖。
[0028]圖5是本發(fā)明檢測(cè)前叉齒螺栓孔的進(jìn)氣側(cè)時(shí)的示意圖。
[0029]圖6是本發(fā)明檢測(cè)前叉齒螺栓孔的進(jìn)氣側(cè)時(shí)另一個(gè)視角的示意圖。
[0030]圖7是本發(fā)明檢測(cè)后叉齒螺栓孔的進(jìn)氣側(cè)時(shí)的示意圖。
[0031]附圖標(biāo)記:1、叉型葉根，2a、出氣側(cè)，2b、進(jìn)氣側(cè)，3、葉片根部進(jìn)氣側(cè)的內(nèi)弧側(cè)肩臺(tái)，4、前叉齒，5、后叉齒，6、前叉齒螺栓孔，7、后叉齒螺栓孔，8、葉片根部出氣側(cè)的外弧前側(cè)肩臺(tái)，9、葉片根部出氣側(cè)的外弧后側(cè)肩臺(tái)，10、第一相控陣探頭，11、第二相控陣探頭，12、第三相控陣探頭。
【具體實(shí)施方式】
[0032]結(jié)合以下實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0033]汽輪機(jī)葉片根部螺栓孔超聲相控陣成像檢測(cè)方法，所述葉片根部為叉型葉根。相關(guān)技術(shù)中，所述叉型葉根根據(jù)叉齒數(shù)量的不同分為雙叉型葉根、三叉型葉根、四叉型葉根、七叉型葉根等多種不同的叉型葉根1。但是，無(wú)論是具有多少叉齒的叉型葉根，相較于排列在中間的叉齒，排列于最前面的前叉齒和排列于最后面的后叉齒受到的應(yīng)力最大，且應(yīng)力皆集中于前叉齒和后叉齒最上方的螺栓孔。因此，檢測(cè)時(shí)一般集中檢測(cè)前叉齒和后叉齒最上方的螺栓孔。
[0034]在本實(shí)施例中，如圖1和圖2所示，所述叉型葉根1為雙叉型葉根，包括前叉齒4和后叉齒5，所述前叉齒4和后叉齒5上分別設(shè)有螺栓孔，插銷(xiāo)或螺栓穿過(guò)所述螺栓孔將叉型葉根1固定于葉輪上。在其它實(shí)施例中，所述叉型葉根1可以為三叉型葉根、四叉型葉根、七叉型葉根等兩個(gè)叉齒以上的多叉型葉根。按照叉型葉根4裝配時(shí)的裝配方向，所述叉型葉根一側(cè)為進(jìn)氣側(cè)2b，另一側(cè)為出氣側(cè)2a。
[0035]所述檢測(cè)方法具體包括以下步驟:
[0036]步驟一，檢測(cè)前叉齒螺栓孔6和后叉齒螺栓孔7的出氣側(cè)。所述步驟一依次包括以下子步驟:
[0037](1)選用具有成像功能的相控陣檢測(cè)儀和相應(yīng)于不同檢測(cè)位置的相控陣探頭。
[0038]其中，所述相控陣檢測(cè)儀工作頻率范圍為IMHz-lOMHz，水平線性誤差不大于2%，垂直線性誤差不大于8%。
[0039]其中，所述相控陣探頭包括第一相控陣探頭10、第二相控陣探頭11和第三相控陣探12。所述第一相控陣探頭10為設(shè)置于葉片根部進(jìn)氣側(cè)的內(nèi)弧側(cè)肩臺(tái)3的相控陣探頭。所述第二相控陣探頭11為設(shè)置于葉片根部出氣側(cè)的外弧前側(cè)肩臺(tái)8的相控陣探頭。所述第三相控陣探頭12為設(shè)置于葉片根部出氣側(cè)的外弧后側(cè)肩臺(tái)9的相控陣探頭。所述第一相控陣探頭10中心頻率為5MHz，陣元數(shù)目為12個(gè)，陣元間距為0.5mm，陣元長(zhǎng)度為6mm，由矩形壓電陶瓷晶片構(gòu)成的陣元以線形形式平行于相控陣探頭基體寬度方向布局，嵌于相控陣探頭基體內(nèi)，相控陣探頭內(nèi)集成楔塊，所述楔塊的物理割角為36°，聲速偏轉(zhuǎn)角范圍為40°?70°。所述第二相控陣探頭11中心頻率為5MHz，陣元數(shù)目為10個(gè)，陣元間距為0.5mm，陣元長(zhǎng)度為6_，由矩形壓電陶瓷晶片構(gòu)成的陣元以線形形式平行于相控陣探頭基體寬度方向布局，