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        利用超聲波檢測汽輪機軸瓦的技術探討
        作者:admin   發布時間:2014-07-04   點擊:    【返回列表】
         摘 要:對汽輪機軸承結構進行分析,研究了汽輪機軸承質量監督的技術和措施,以便及時發現和消除汽輪機軸承質量隱患,解決其運行中的軸承問題,保證機組運行軸系的穩定性,為汽輪機軸承質量監督檢驗提供借鑒。
          1 汽輪機軸承簡介
          汽輪機軸承一般有徑向軸承、圓筒瓦和推力軸承,徑向軸承、圓筒瓦支撐轉子的重量,以及因振動等因素引起的其他作用力,保證轉子中心在徑向與汽缸中心的一致性。推力軸承承擔氣流作用在轉子上的軸向推力,并確定轉子的軸向位置,以保證通流部分正確的動靜軸向間隙。
          汽輪機的每個轉子都由兩個徑向軸承支撐,每個徑向軸承由一個帶球面座的水平分開的軸承殼體組成,由于球面的作用軸承體可隨軸頸傾斜度的改變作相應的移動從而使軸頸與軸瓦間的間隙在整個軸瓦長度范圍內保持不變。軸承體的軸向位置通過改變墊片厚度進行調整。圓柱形的瓦襯水平分為上瓦、下瓦,上下瓦的內表面襯以巴氏軸承合金。其合金是以錫為基礎加入少量銻、銅合金所組成的,其中軸瓦暗色基體為銻溶入錫中所形成的α固溶體,是軟的基體部分,白色方塊為SnSb化合物,白色針狀或粒狀為CuSn化合物,均為硬的顆粒。
          根據軸承的工作條件,要求合金具有低的磨擦系數、良好的磨合性和抗咬合性、足夠的強度、硬度與韌性以及良好的導熱性和耐蝕性,尤其是軸承巴氏合金對瓦體的澆注結合性要求十分嚴密,否則在機組運行過程中會形成軸承的巴氏合金脫層現象,造成燒瓦事故,影響汽輪機組安全穩定地運行,因此汽輪機發電機組的軸瓦在制造前和使用后都應對其進行無損探傷,嚴格監督其巴氏合金脫層情況以便及時發現和消除設備隱患,為此我們編制了堆焊熔敷結合層和復合層的檢驗措施和程序。
          2 檢驗措施
          2.1 檢驗器材
          2.1.1 探傷儀
          (1)A型脈沖反射式超聲波探傷儀,技術條件應符合JB 4730-94要求,其頻率范圍至少應在1MHz~5 MHz內。
          (2)儀器垂直線性誤差應不大于5%。
          (3)探傷儀應配備衰減器或增益控制器,衰減器總衰減量至少為80 db,衰減器精度為任何相鄰12db,誤差在±1 db范圍內,總誤差在1 db范圍內。
          2.1.2 探頭
          (1)探頭的公稱頻率為2.5(2.25) MHz。
          (2)雙晶斜探頭為一收一發,兩聲束間的夾角,應能使探頭對有關區域具有最大靈敏度。
          2.1.3 試塊
          (1)雙晶斜探頭試塊
          雙晶斜探頭校正試塊上的復合層應當采用與產品零件相同的工藝(焊接、熔敷)制作。其表面狀態應代表產品零件的表面,可以在復合層界面上鉆一個直徑為1.5 mm、最小深度為40 mm橫向鉆孔,也可以穿過母材金屬一直到復合層界面上鉆一個 3.0mm的平底孔,母材的厚度至少為復合層的2倍。
          (2)單直探頭校正
          單直探頭主要用來對復合層結合狀況的檢驗,校正試塊的復合層應采用與產品零件相同的工藝規范制作,其表面狀態應能代表產品零件的表面,應當有一個 5 mm的平底孔一直鉆到堆焊熔敷層金屬界面,這個孔可以從任何一側鉆入,也可以采用其它的校正反射體,但必須要達到相同或更高的靈敏度,當從母材一側進行檢驗時,被檢驗的母材厚度相差不應超過20 mm,當從復合層檢驗時,校正試塊上的母材厚度至少應為復合層的2倍。
          2.1.4 工具及消耗材料
          鋼卷尺、鋼直尺、漆刷、油桶、記錄本、鋼筆、金屬鉛筆、工具包、棉紗或衛生紙、廢物袋等。
          2.1.5 耦合劑
          耦合劑為#20~#50機油。
          2.2 實施檢驗
          2.2.1 步驟
          先決條件→檢驗區域→檢驗靈敏度→缺陷信號評定及記錄→清理→驗收標準→檢驗報告。
          2.2.2 先決條件
          (1)檢驗人員應確知檢驗零件位置。
          (2)檢驗面已確定,檢驗面應光滑清潔,無飛濺、銹蝕、油漆及其他污物,保證良好的聲學接觸。
          2.2.3 檢驗區域
          如有可能,整個復合層表面都應檢驗。雙斜探頭檢驗時,分隔壓電晶體的平面應平行焊縫軸線且從復合層的表面進行檢驗。
          2.2.4 檢驗靈敏度
          (1)雙斜探頭檢驗時,檢驗靈敏度為試塊的 1.5 mm橫孔信號波幅為滿幅度的60%-6 db。
          (2)單直探頭檢驗時,檢驗靈敏度為試塊的 5平底孔信號波幅為滿幅度的60%-12 db。單直探頭檢驗靈敏度也可以利用復合層與基體金屬的底波等于滿幅度的80%時增益20 db進行調節。
          (3)單斜探頭也可進行檢測,單斜探頭可選用折射角45°(K=1)的探頭由復合層進行檢測,檢驗靈敏度為 3-10 db。
          2.2.5 缺陷信號評定和記錄
          (1)記錄所有大于檢測靈敏度的缺陷反射信號。
          (2)測量所有未結合面積,未結合面積的測量是以未結合信號消失時探頭的內側邊緣作為未結合面積邊緣進行度量的。
          2.2.6 清理
          檢驗工作結束后,應清除檢驗表面油污。
          2.3 驗收標準
          (1)無任何缺陷反射信號時驗收。
          (2)僅存在單個缺陷反射信號,且反射波幅小于檢驗靈敏度時驗收。
          (3)凡出現密集缺陷反射信號及未結合單塊面積大于25 cm2時拒絕驗收。
          (4)其它情況商定。
          2.4 檢驗報告
          做出完整的檢驗記錄與檢驗報告。
          3 討論
          利用超聲波探傷儀對汽輪機軸承進行質量檢驗時,必須清楚顯示屏上的超聲波反射性質,由于超聲波穿過不同成分和含量介質會在其界面產生反射、折射等現象,故超聲波探傷儀對汽輪機軸承進行質量檢驗時,會在顯示屏上顯示巴氏軸承合金與整個軸承體結合面的反射波、軸承體底波及遲到波,經現場實驗顯示屏上的超聲波有三種反射波型狀況:①巴氏軸承合金結合面的反射波幅低于整個軸承體底波;②巴氏軸承合金結合面的反射波幅高于整個軸承體底波;③僅有巴氏軸承合金結合面的反射波幅而無整個軸承體底波。通常顯示屏上的巴氏軸承合金結合面的反射波、軸承體底波及遲到波且巴氏軸承合金結合面的反射波幅低于整個軸承體底波,可確定該軸承的巴氏軸承合金無脫層缺陷;若顯示屏上僅有巴氏軸承合金結合面的反射波幅而無整個軸承體底波且巴氏軸承合金結合面的反射波幅成比例地衰減成鋸齒形,可確定該軸承的巴氏軸承合金存在脫層缺陷;可是當顯示屏上巴氏軸承合金結合面的反射波幅高于整個軸承體底波或僅有巴氏軸承合金結合面的反射波幅而無整個軸承體底波時,就應對該軸承的巴氏合金材料組織作進一步分析并且用不同頻率的探頭進行對比檢查可作出準確判定,一般情況是由于高阻抗的巴氏合金材料及其晶粒粗大所致,并非巴氏軸承合金存在脫層缺陷。
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