随着电力工业的快速发展,一批高参数、大容量、高效率的大型机组已经成为发电的主力军。圆弧枞树型叶根因其轴向断口为尖劈形结构,应力分布相对均匀而被大量使用在汽轮机低压转子的末级和次末级。在3000转/分钟的高速运行中枞树型叶根承受着高温、高压、巨大的离心力、蒸汽弯曲应力、激振力、疲劳、腐蚀和振动以及湿蒸汽区水滴冲蚀的共同作用,其产生失效的形式主要有应力腐蚀裂纹和疲劳裂纹。在运行中一旦叶片根部发生断裂将会造成巨大的经济损失和可能的人身伤害。
圆弧枞树型叶片(如图1),其叶根和叶身均沿着各自的曲线变化,即使相邻几毫米其截面尺寸变化也是非常的;安装后各叶片之间间距狭小,如600MW机组低压转子末极叶片靠近根部位置两叶片间距仅30mm左右。

在役状态下,表面检测方法无法实施,传统超声检测操作空间受限制,且检测所需的角度范围大,各种回波信号在A型显示中难以判别。超声相控阵技术的主要特点是多晶片探头中各晶片的激励(振幅和延时)均由计算机控制。压电复合晶片受激励后能产生超声聚焦波束,声束参数如角度、焦距和焦点尺寸等均可通过软件调整。扫描声束是聚焦的,能以镜面反射方式检出不同方位的裂纹,这些裂纹可能随机分布在远离声束轴线的位置上。用普通单晶探头,因移动范围和声束角度有限,对方向不利的裂纹或远离声束轴线位置的裂纹,容易漏检(见下图)。常规单晶探头声束扩散且单向,而相控阵探头声束聚焦且可转向,多向裂纹可被相控阵探头检出。

汽轮机超声波相控阵探伤仪应用
汽轮机叶根属于轴向装配枞树型叶根(如图2)。轴向装配后叶根侧面外露,传统超声波检测技术只能利用表面波对齿轮处进行检验,检验深度为表面下2~3mm,无法检验叶根深层缺陷,检验范围具有很大的局限性(如图3)。汽轮机转子轮槽和键槽等的超声检测由于其结构限制而难以用普通单一探头进行。
相控阵技术可以通过控制声束宽度及偏转角度实现对几何型面复杂的部件进行自动检测,突破了传统超声波检测技术只能检测叶根表面的局限性。汽轮机叶根的超声相控阵探伤,一次扇形扫查就可以完成常规超声多个探头多次完成的工作或完成常规超声探头不能完成的工作。

汽轮机超声波相控阵探伤仪应用结论
超声相控阵技术在电力行业有着广泛地应用前景,许多常规超声波探伤方法无法进行检验的部件或局部检验可以通过超声波相控阵技术来完成。超声相控阵技术的应用将有助于改善检测的适用性,提高检测的性、重现性及检测结果的可靠性,增强检测的实时性和直观性,超声相控阵技术在电力行业的无损检测工作中必将发挥巨大的作用。
因此,电力汽轮机检测应用相控阵技术相比较传统的超声波探伤效果更好,检出率更高,目前来讲,应用也更加纯熟。
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