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汽轮机转子中心孔涡流探伤

1前言
汽轮机转子的结构有整锻、套锻和焊锻三种,通常采用的是整锻式转子。因大型钢坯中心部位常不可避免地存在着偏析、疏松和微孔性缺陷,转子锻件中心部位便成为最薄弱的地方。为了去除这些缺陷。一般采用中心孔掏挖工艺,掏挖中心孔后虽除去该部位的潜在缺陷,为转子的在役检测提供了方便,但同时也出现了新的问题。由于汽轮机转子的高速运转,在中心孔表面产生了较大的切向应力。该区域若因工艺问题残存少量微小铸锻缺陷,这些潜在的残余缺陷受交变应力的作用易于扩展,形成疲劳裂纹而造成危害。
转子中心孔结构的完整性、可靠性是保证汽轮机安全运行的关键部件之一。汽轮机在役定期检修时,必须对大轴中心孔进行探伤。大轴中心孔的常见缺陷为疲劳裂纹.裂纹多位于表面或亚表愿。大轴中心孔的检测方法很多,常用的方法有目视、超声、内窥镜和涡流检测等,其中,目视检测作为中心孔检测方法之一,仅能辨认较大的浅表缺陷{超声波探伤法对深层和亚表面缺陷较敏感,但需要耦合剂,且对磁粉探伤机表面疲劳裂纹不甚敏感,因此较适合用于检测制造汽轮机大轴生产中的缺陷;内窥镜方法靠人工观察,缺陷的检出率与检测人员的经验和主观因素密切相关,容易造成漏检和误检,并且一旦发现缺陷亦不能估算出疲劳裂纹的相对深度;而涡流法属于表面检测法,其检测灵敏度和可靠性愈来愈高。因此,为确保汽轮机安全运行,在役中心孔的涡流检测应作为主导方法,必要时辅以超声和内窥镜方法加以验证,把误检和漏检降到最低的程度。现根据笔者1993年来与湖南中试所等多个单位共同试验研究的经验,就涡流法对大轴中心孔的检测作一简介。
在选用涡流方法试验时,需从有裂纹的大轴中心孔故障件中选取已知裂纹尺寸的试验件。但目前没有大量的故障件可选,故选择与大轴中心孔同样的材料,用线切割制作模拟裂缝。虽然它与自然疲劳裂纹的阻抗信号在响应上会有所不同,但这种人工缺陷更便于对裂纹程度和信号响应之间的关系进行定量研究,从而能确定和实际应用相近的试验参数模式。
2转子材料和检测方法
2.1大轴中心孔标准样件的选材和加工
汽轮机转子多为铁磁性整锻、套锻或焊锻制成。
2.2检测仪器和探头
仪器选择爱德森(厦门)电子有限公司引进生产的EE39智能数字式四频八通道涡流检测仪器,该仪器具有先进的技术性能。
探头为中心孔专用探头,其型号为EPZXK,频率为50kHz。中心孔专用探头有多种型号,用户可根据需要选择单探头、双探头、三探头或四探头。采用c扫描模式时,一般选用单探头。探头的多寡主要考虑检测的效率。探头越多,一次扫查的面积越大,扫查速度越快。
仪器工作时可采用四频四阻抗平面显示模式,为克服探头扫描时的跳动、材质缓变及表面状况的影响,仪器的某些通道(EE39共八个检测通道)可设定于连续平衡状态,该状态等效于信号经过一个高通滤渡器,将非裂纹的缓变信号滤除。使用时需要根据探伤机手动或自动扫描的速度,选取合适的平衡速度因子(O~1024),同时,仪器选择了多个混频抑制,以便综合处理拾取的各种涡流检测信号,进一步去除检测时探头跳动引发的噪声信号,发挥多频检测的优势,以利于不同深度缺陷的检出。
2.3检测频率的选择
检测频率的选择通常与试样的相对磁导率、电阻率(或电导率)有关,汽轮机转子中心孔材料的相对磁导率根据材料相似原理,经测量其值约为34Crfqi3Mo和30r1MolV的电阻率为29cm,电阻率为27cm。对于渗透深度,由于涡流法主要用于检测转子中心孔的表面或亚表面疲劳裂纹,要求仪器对工件浅层有较高的灵敏度,因此不必渗透太深。但若渗透深度太浅.由于大轴中心孔的表面噪声大,会使信噪比降低,因此选择频率参数时应注意两者兼顾。由于理论计算与实际检测往往存在距离,确定检测频率时必须理论与实际结合,郎根据材料特性通过理论计算得出所选频率的值,以此值为中值,于中值前后几十赫兹通过反复试验摸索,确定最佳频率范围,一般认为频率设定在50~200kHz范围比较合适。 
 

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