探究無損檢測技術(shù)在發(fā)電廠汽輪機軸瓦檢測中的運用+ 查看更多
引言
注:本文涉及標準可能存在廢止的情況,本內(nèi)容主要提供學習思路,勿作為實際工作中檢測依據(jù)。
汽輪機軸瓦一般以優(yōu)質(zhì)鋼鐵鑄造成型,然后在其內(nèi)表面澆鑄一層薄層(1.5~4mm)烏金,形成一圈烏金復合層而組成。
主要有徑向支持軸承軸瓦和軸向推力軸承軸瓦兩種。
徑向支持軸承軸瓦支撐著發(fā)電機轉(zhuǎn)子的重量和由于轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡與高速轉(zhuǎn)動而引起的離心力,并確定轉(zhuǎn)子的徑向位置,使其中心與汽缸中心保持一致。
推力軸瓦呈扇形,其作用是承擔高壓蒸汽作用在轉(zhuǎn)子上的軸向推力,并確定轉(zhuǎn)子的軸向位置,使轉(zhuǎn)子與靜止部分保持一定的軸向間隙。
汽輪機在工作時,轉(zhuǎn)子高速運轉(zhuǎn)(3000轉(zhuǎn)/分),將在軸瓦上產(chǎn)生很大的徑向、軸向載荷并伴隨著突發(fā)情況的沖擊力作用。
如軸瓦上有脫層等缺陷的存在,在各種外力的綜合作用下,將使脫層等缺陷擴展,甚至造成軸瓦烏金復合層的脫落與熔化,從而引發(fā)燒瓦、停機事故,嚴重地影響發(fā)電廠的安全運行和經(jīng)擠效益。
利用滲透檢驗和超聲波檢驗兩種方法對軸瓦進行綜合檢測不但具有較高的檢測靈敏度而且具有較高的效率,以確保發(fā)電機組的安全運行。
可廣泛地用于汽輪機軸瓦安裝前及檢修期間的無損檢測。

1、滲透檢測
檢測面
根據(jù)滲透檢測原理,滲透檢測適用于非多孔性金屬材料或非金屬材料制承壓設(shè)備在制造、安裝及使用中產(chǎn)生的表面開口缺陷的檢測。
所以對軸瓦進行滲透檢測是檢測軸瓦的烏金復合層與基體的接舍線處的復合情況。其檢測面即是軸瓦烏金復合層接合線處表面。
檢測準備
檢測部位的表面狀況在很大程度上影響著滲透檢測的檢測質(zhì)量,軸瓦的表面光精、平整,不需修磨完全符合滲透檢驗要求,但軸瓦表面通常有防護油層,進行滲透檢驗時必須清洗干凈,清洗時,可采用溶劑、洗滌劑等進行。
在汽輪機安裝現(xiàn)場,水源、電源頗多不便,而且軸瓦檢測工作量也不是太大。
采用溶劑去除型著色探傷法噴罐式探傷劑較為適宜,其檢驗靈敏度完全可以保證檢驗質(zhì)量。
實施檢測
在檢驗工作前,先用鋁合金試塊或鍍鉻試塊對滲透探傷劑和檢測工藝進行檢驗。
依照預清洗一施加滲透劑一清除表面多余滲透劑一施加顯像劑一觀察與評定的工作程序?qū)S瓦進行檢測。
若軸瓦烏金復合層有開口性脫層缺陷存在,則接合線處將有明顯的顯示痕跡產(chǎn)生,可根據(jù)顯示痕跡的顏色深淺大概判定為缺陷深度的太小。
較深的脫層在擦去顯示痕跡后再施加顯像劑,仍然還可得到較為明顯的顯示痕跡,顯示痕跡的長度即為開口性缺陷的長度。
2、超聲波檢測
檢測面
根據(jù)超聲波檢測原理可知,在進行超聲波檢測時應盡量使超聲波垂直于缺陷表面,這時缺陷回波最高,檢驗靈敏度、準確率最好。
軸瓦烏金復合層脫層缺陷是在烏金與基體結(jié)合面上平行與烏金表面的縫隙,屬于平面型缺陷。所以用直探頭在烏金復合層表面進行檢測可得到理想的檢測效果。
檢測儀
選用A型脈沖反射式超聲渡探傷儀,其性能符合ZBY230的要求。
檢測探頭
由于脫層缺陷平行于烏金檢測面,所以可選用單直探頭探測軸瓦。雙晶縱波探頭盲區(qū)小,檢測靈敏度高,但其探測厚度有限,對于較薄的軸瓦檢驗更為有效。由于軸瓦烏金復合層質(zhì)軟易被較硬物體劃傷,宜選用軟保護膜探頭檢驗。
晶片尺寸選定
由于支撐軸承軸瓦的檢測面為弧形,曲率較大,為減小耦合損失,提高探傷耦合性能要選用小晶片探頭,另一方面,小晶片探頭近場
區(qū)小,盲區(qū)小有利于軸瓦探測。
檢測頻率
選擇檢測頻率高,則靈敏度和分辯力也高,并且指向性好。但頻率高時,近場區(qū)長度大,會造成盲區(qū)太對探測不利。所以在能保證探傷靈敏度的前提下要盡量選用較低的檢測頻率。實踐證明選用2.5MHz的檢測頻率較為適宜。直探頭的遠場分辨力應大于或等于30dB。
檢測靈敏度的調(diào)節(jié)
軸瓦檢測時,人工缺陷試塊的制作較為復雜困難。所以在軸瓦檢測中,常利用軸瓦底波來調(diào)節(jié)檢測靈敏度。單直探頭探測以軸瓦底波等于熒光屏滿刻度的80%再增益10dB作為檢驗靈敏度。
實拖檢測
依據(jù)檢測程序?qū)S瓦進行100的掃查,相鄰兩次掃查應有至少10%的重復掃查重疊區(qū)。對于脫層缺陷的面積范圍使用6dB法(半波高度法)進行測定。
若有下列波型顯示,則有脫層缺陷存在。
(1)若無軸瓦底波,只有缺陷波多次彼連,則該區(qū)域為完全脫層。
(2)若缺陷波多次彼連,軸瓦底波下降,則該區(qū)域為不完全脫層。
案例分析
(1)綜合檢測試驗
按《無損檢測滲透檢測》標準進行滲透檢測,按JB/T4272《汽輪機錫基金軸瓦技術(shù)條件》標準進行驗收。
檢測部位:對軸瓦結(jié)合面邊沿進行滲透檢驗,具體滲透檢驗位置如圖1所示:

(2)滲透劑:選用DPT-5著色探傷劑。滲透檢測方法:采用溶劑去除型C-d滲透檢測方法。滲透檢測工序:首先將軸瓦結(jié)合面部位清洗干凈,使用A型靈敏度試塊檢查其靈敏度是否符合要求。
檢驗工序為前處理→預清洗→施加滲透劑→清洗表面多余滲透劑→施加顯像劑→干燥→觀察→后處理。
超聲波檢測按DL/T297《汽輪發(fā)電機合金軸瓦超聲波檢測》標準進行超聲波檢測,按JB/T4272標準進行驗收。
檢測方法選用縱波直探頭法。
檢測部位:將直探頭置于軸瓦錫基合金層表面進行檢測,如圖2所示:

(3)檢測儀:選用數(shù)字探傷儀。由于軸瓦的檢測面為弧形,為減少耦合損失,保證檢測靈敏度,選用頻率2.5MHz約10mm探頭,其系統(tǒng)性能符合JB/T9214標準的要求。檢測靈敏度:軸瓦超聲波檢測參考試塊制作較為復雜,所以此次軸瓦檢測中,利用軸瓦底波來調(diào)節(jié)檢測靈敏度。
將底波調(diào)至滿幅度的80%作為基準靈敏度,再增益20dB作為探傷靈敏度。
超聲波檢測方法:依據(jù)DL/T297標準對軸瓦進行100%的掃查,相鄰兩次掃查應有不少于10%的掃查重疊區(qū)。
對脫層缺陷的面積范圍采用6dB法(即半波法)進行測定,如有下列波型存在,則有脫層缺陷存在:
若無底波,只有缺陷波多次反射,則該區(qū)域為完全脫層。若底波降低,且缺陷波有多次反射,則該區(qū)域為不完全脫層。
結(jié)語
綜上所述,滲透檢測主要是檢驗軸瓦烏金復合層邊緣開口性脫層缺陷,而這也是制造軸瓦時最易產(chǎn)生的缺陷,所以在實際檢驗中發(fā)現(xiàn),滲透檢驗時,合格的軸瓦,在超聲波檢驗時常常也是合格的軸瓦。滲透檢驗是檢驗軸瓦的邊緣開口性脫層缺陷,無法進行準確的定量。
超聲波檢測則是發(fā)現(xiàn)較深的邊緣脫層和內(nèi)部脫層缺陷,其靈敏度高,準確性好,并且可定量地檢出脫層缺陷大小。
利用滲透檢驗和超聲波檢驗進行綜合檢驗可全面地檢測軸瓦質(zhì)量。