汽轮机叶片的荧光磁粉探伤检验
发布时间：2017-09-01
叶片是汽轮机中将汽流的动能转换为有用功的极其重要的部件,按照叶片的工作条件可分为动叶和静叶两种。汽轮机叶片,特别是动叶片所处的工作条件是极其恶劣的;主要表现在每一级叶片的工作温度都不相同。第一级叶片所处的温度最高,接近于进口蒸汽温度,随后由于蒸汽逐级做功,温度逐级降低,直到末级叶片将降到100℃以下;另外叶片是在运动着的水蒸汽介质中工作。其中多数是在过热蒸汽中工作而末级叶片是在潮湿蒸汽中工作,过热蒸汽中含有氧会造成高温氧化腐蚀,使叶片的疲劳强度降低;在湿蒸汽区可溶性盐垢吸收水珠会造成电化学腐蚀,此外湿蒸汽区的游离水分子由于过冷凝结成水滴,冲击动叶进汽侧背弧面造成水冲蚀。汽轮机工作过程中,动叶片还承受着最大的静应力、动应力及交变应力;主要表现在转子旋转时作用在叶片上的离心力所引起的拉应力、汽流的作用产生弯曲应力和扭应力以及叶片受激振力的作用产生强迫振动的交变应力,所有这些恶劣的工作环境,都将促使叶片失效断裂,个别叶片失效断裂后,其碎片可将相邻或下一级的叶片打坏,使转子失去平衡而无法工作。为使汽轮机长期安全运行,在机组检修时应十分重视叶片的质量检验;目前对叶片的质量检验,常用方法是表面超声波探伤,但是表面超声波探伤受表面状况影响很大,主要表现在以下方面:(1)表面波仅在工件表面传播,传播深度一般在0.5λ以内,因此检测的深度只有0.5λ以内的缺陷,且对表面状况要求很高;(2)表面光洁度对表面波传播影响很大,粗糙的表面不仅声偶合不好,而且使表面波产生散射,导致衰减急剧增加,而汽轮机叶片在运行中受汽蚀作用,表面相当粗糙,根本满足不了表面超声波探伤要求;(3)工件表面有油层或水层时,表面波几乎被完全衰减掉并产生明显的回波,因此表面超声波探伤有一定困难;(4)圆柱曲面表面超声波影响也很大,曲面半径R与波长之比愈小衰减愈严重,而汽轮机叶片表面就是曲面;(5)表面超声波遇到棱边大部分返回形成棱边回波,小部分跨越棱边继续前进;故表面超声波探伤有困难。为了更有效地对叶片探伤,综合探伤方法比较,在叶片质量检验中选用磁粉探伤法,为了让磁痕与工件表面有一个良好的对比度,增强能发现微小缺陷的检测灵敏度,在磁粉探伤方法中,选用荧光磁粉探伤法。
1准备工作
(1)被检工件的表面打磨、清洗使其粗糙度Ra不大于12.5μm。
(2)被检工件表面不得有油脂或其它粘附磁粉的物质。
(3)被检工件上的孔隙在检测后难于清除磁粉时,则应在检测前用无害物质堵塞。
(4)为了防止电弧烧伤工件表面和提高导电性能,必须将工件和电极接触部分清除干净,必要时应在电极上安装接触垫。
(5)检验员熟悉现场条件和被检工件特性,并熟悉检验的范围。
(6)现场工作条件具备:应在暗室内进行,用验光仪校验室内可见光不大于20 lx,紫外线灯光强度应不小于1000μw/cm2。
(7)用高斯表测试每根叶片原有磁性,以便检验结束退磁参考。
(8)校验荧光磁粉浓度为2 g/L。
(9)验证磁粉探伤仪及纵向磁化线圈、周向电极夹具、磁轭探头的标定有效期及叶片探伤用的固定支架操作台制作的完整性。
2实施检验
2.1操作顺序
先决条件→检验操作→磁痕评定与记录→复验→退磁→最终清理→验收标准→检验报告
2.2检验操作
2.2.1灵敏度检验
将A型灵敏度试片刻槽一面紧贴在被检工件表面上,磁化并施加荧光磁悬液,试片上应能清晰的显示出磁痕,检验灵敏度试片上磁痕形态,并作好记录。以此确定磁轭法的磁化电流。
2.2.2叶片检验
a.对叶片进行连续法磁化,荧光磁悬液必须在通电时间内施加完毕,每次通电时间1 s～3 s。应反复磁化2次。停施磁悬液1 s后才可停止磁化。
b.荧光磁悬液施加采用喷涂法,不可用刷涂法,不可使磁悬液流速过快而破坏已形成的磁痕。
c.同一区域应进行相互垂直的两个方向上的磁化、检验,并比较两个方向所得的结果。
d.磁轭法检测有效区域为两极连线两侧各50mm内,磁化区域每次应有15 mm重叠。
e.将叶片的叶根向下固定在支架操作台上,让纵向磁化线圈由上向下套入叶片,再由下向上缓慢移动磁化叶片,同时喷洒荧光磁悬液,借助荧光灯观察有无荧光磁痕,判别缺陷显示,不过这样仅能由线圈探头检查叶片的横向裂纹等缺陷。
f.再用周向电极夹具磁化叶片,同时喷洒荧光磁悬液,检查叶片的纵向裂纹等缺陷,借助荧光灯观察有无荧光磁痕,判别缺陷显示。
g.取下固定在操作台上的叶片,放在平台上,用电磁轭对叶片漏检的根部作横向纵向多方位磁化,同时喷洒荧光磁悬液,借助荧光灯观察有无荧光磁痕,判别缺陷显示,这样整个叶片就能纵横全方位的检查。
3磁痕评定与记录
(1)除能确认磁痕是由于叶片材料局部磁性不均或操作不当造成的之外,其它一切磁痕显示均作为缺陷磁痕处理。
(2)长度与宽度之比大于3的缺陷磁痕,按线性缺陷处理,长度与宽度之比小于或等于3的缺陷磁痕,按圆形缺陷处理。
(3)缺陷磁痕长轴方向与工件轴线或母线的夹角大于或等于30°时,作为横向缺陷处理,其它按纵向缺陷处理。
(4)两条或两条以上缺陷磁痕在同一直线上且间距小于或等于2 mm时,按一条缺陷处理,其长度为两条缺陷之和加间距。
(5)长度小于0.5 mm的缺陷磁痕不计。
(6)所有磁痕的尺寸、数量和产生部位均应记录,并作图示。
(7)磁痕的永久性记录可采用照相法。
(8)当辨认细小缺陷磁痕时,应采用10倍放大镜进行观察。
4复验
当出现下列情况之一时,应进行复验:
(1)检测结束时,用灵敏度试片检测灵敏度不符合要求;
(2)发现检测过程中操作方法有误;
(3)供需双方争议或认为有其他需要时;
(4)经返修后的部位。
5退磁
利用剩磁计测试检验过的叶片,发现高于原磁性的叶片,放置于操作台上,施加反向磁场即可退磁。
6最终清理
在完成对磁痕尺寸及位置进行记录之后,对先退磁的叶片进行表面喷沙、清理。
7验收标准
(1)下列缺陷不允许存在:
a.任何裂纹和白点;
b.任何横向缺陷显示;
c.叶片上任何长度大于1.5 mm的线性缺陷显示;
d.单个尺寸大于或等于4 mm的圆形缺陷显示。
(2)缺陷显示累积长度的等级评定按表1进行。
8检验结论
经过对120根叶片荧光磁粉检验,主要发现叶片两个拉筋孔、叶梢及加强筋、叶片边缘、接近叶片根部的内外弧面、第一齿叶根槽、叶根侧面、叶根的堆焊层、叶根前后大平台有磁痕聚积显示,对此进行复检及技术评定,未有超标准即不允许缺陷的显示。根据缺陷显示累积长度的等级评定:Ⅰ级的有30根,Ⅱ级的有10根,Ⅲ级的有7根,都作为记录在案以备后查;通过此次汽轮机叶片的磁粉探伤检验,对汽轮机叶片的质量有了充分的掌握,也为汽轮机安全运行奠定了基础,同时为汽轮机叶片的质量检验提供借鉴。
摘自：中国计量测控网
