汽輪發(fā)電機(jī)用鋼質(zhì)環(huán)的超聲波檢驗(yàn)方法

──────────────────────────────────

本標(biāo)準(zhǔn)包括使用超聲橫波和縱波檢驗(yàn)內(nèi)徑同壁厚之比等于或大于5：1、壁厚為25--100mm的汽輪發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)時(shí)應(yīng)遵循的步驟。

本標(biāo)準(zhǔn)敘述用接觸法和液浸法護(hù)環(huán)進(jìn)行超聲檢驗(yàn)的方法，但并不限制使用其他的檢驗(yàn)方法。

本標(biāo)準(zhǔn)等效采用ＡＳＴＭＡ531--74(1979年重新審定)《汽輪發(fā)電機(jī)鋼質(zhì)護(hù)環(huán)的超聲檢驗(yàn)推薦的操作方法》。

1儀器裝置

1.1 探傷儀

應(yīng)使用頻率為1--5ＭＨz的脈沖反射式超聲波探傷儀進(jìn)行檢驗(yàn)。探傷儀的垂直線性、水平線性、動(dòng)態(tài)范圍、信噪比、分辨率和衰減器精度應(yīng)符合JB 1834《Ａ型脈沖反射式超聲波探傷儀技術(shù)條件》中相應(yīng)條款的規(guī)定。探傷儀應(yīng)具有衰減量不小于60dB的連續(xù)可調(diào)的衰減器。

1.1.1當(dāng)采用液浸法檢驗(yàn)時(shí)，必須使用適當(dāng)?shù)臋z驗(yàn)設(shè)備，以便使護(hù)環(huán)能浸入耦合液中或者能在工件和探頭之間采用液柱或溢流耦合來進(jìn)行檢驗(yàn)。設(shè)備還應(yīng)配備用于掃查的使工件或探頭平衡地作機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置。

1.2

1.2.1 接觸法

1.2.1.1應(yīng)使用頻率為2--2.5ＭＨz或1--1.25ＭＨz的、折射角為45°的、晶片直徑相當(dāng)于20--30mm的斜探頭進(jìn)行橫波檢驗(yàn)（除由于材質(zhì)衰減外，應(yīng)優(yōu)先選用2--2.5ＭＨz的頻率）。探頭應(yīng)具有足夠的聲穿透性，以便能清楚地分辨出超過總噪聲電平的Ｖ型槽信號(hào)。

1.2.1.2應(yīng)使用頻率為5ＭＨz、2--2.5ＭＨZ或1--1.25ＭＨz的，晶片直徑為12.0--30.0mm的直探頭進(jìn)行縱波檢驗(yàn)。晶片材料（如鋯鈦酸鉛、鈦酸鋇、硫酸鋰等）護(hù)環(huán)制造廠可任意選擇。

1.2.1.3當(dāng)需要對(duì)探測到的超聲信號(hào)作進(jìn)一步探查時(shí)，可采用其他頻率、其他類型的探頭進(jìn)行檢驗(yàn)。

1.2.1.4可將探頭的有機(jī)玻璃斜楔的曲率磨成與護(hù)環(huán)的曲率相同，以保持探頭和護(hù)環(huán)外徑之間的最佳接觸。

1.2.2 液浸法

1.2.2.1應(yīng)使用頻率為5ＭＨz、2--2.5ＭＨz或1--1.25ＭＨz的、晶片直徑為12.0--30.0mm的水浸探頭進(jìn)行檢驗(yàn)。探頭的直徑、頻率和晶片材料（如鋯鈦酸鉛、鈦酸鋇、硫酸鋰等）護(hù)環(huán)制造廠可以任意選擇。

1.2.2.2控制換能器的操縱支架應(yīng)能調(diào)整換能器的角度，以達(dá)到發(fā)現(xiàn)內(nèi)部缺陷的最佳靈敏度。操縱支架的調(diào)整或旋轉(zhuǎn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的偏差或自由松動(dòng)不應(yīng)過大，以免妨礙超聲檢驗(yàn)所要求的靈敏度。

1.2.2.3當(dāng)把探頭浸入液體時(shí)，可使用同軸電纜和探頭接管將探頭同電子設(shè)備相連而導(dǎo)通電脈沖，也可用準(zhǔn)直管修正聲束的形狀。

1.3 監(jiān)控裝置

可用具有適當(dāng)靈敏度和監(jiān)控范圍的報(bào)警系統(tǒng)或記錄儀（或兩者同時(shí)使用），以便對(duì)檢驗(yàn)進(jìn)行嚴(yán)密控制。

2表面光潔度 ＿

2.1 護(hù)環(huán)外徑和內(nèi)徑的表面光潔度不應(yīng)低于GB1031《表面光潔度》所規(guī)定的ｖ5，其軸向和周向的波紋度不應(yīng)超過0.02mm。

2.2 護(hù)環(huán)加工表面應(yīng)無劃傷、氧化皮、切削加工或打磨留下的微粒、涂料及其他異物。

3耦合劑

3.1 當(dāng)采用接觸法檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)使用適當(dāng)?shù)鸟詈蟿?，如清潔的機(jī)油，以便獲得良好的聲耦合。

3.2當(dāng)采用液浸法檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)使用能將超聲波從換能器耦合到工件中去的液體（如水、油、甘油等），在耦合液中可添加防銹劑、軟化劑和濕潤劑。含有添加劑的耦合液，不應(yīng)損害被檢工件表面或檢驗(yàn)用容器，并應(yīng)能潤濕被檢工件表面，以提供良好接觸。耦合液可加熱到適當(dāng)溫度，但不應(yīng)有氣泡。

4橫波檢驗(yàn)方法

4.1 校正基準(zhǔn)

4.1.1應(yīng)刻制一條Ｖ形槽作為校正基準(zhǔn)，槽的角度為60--85°，長度為6.5mm，并應(yīng)刻在護(hù)環(huán)外圓表面。Ｖ形槽所在位置，沿護(hù)環(huán)軸向，應(yīng)離端部足夠遠(yuǎn)，以避免可能產(chǎn)生的側(cè)壁反射干擾。沿護(hù)環(huán)周向，應(yīng)選在對(duì)護(hù)環(huán)材料有代表性的區(qū)域，該區(qū)域可用橫波波束對(duì)準(zhǔn)圓周方向，以足能顯示護(hù)環(huán)材料組織的高靈敏度對(duì)護(hù)環(huán)進(jìn)行掃查來確定。

4.1.2Ｖ形槽的方向應(yīng)是護(hù)環(huán)的軸向。Ｖ形槽的深度為護(hù)環(huán)壁厚的1%，但最小應(yīng)為0.5mm。應(yīng)在消除了槽旁的擠壓增肉后對(duì)槽深進(jìn)行測量。

4.1.3精加工后的護(hù)環(huán)檢查，可以采用與護(hù)環(huán)具有相同材料、相同壁厚、相同曲率的另一基準(zhǔn)試塊，該試塊的寬度應(yīng)等于或大于100mm，長度應(yīng)足以顯示校準(zhǔn)槽三次反射信號(hào)。

4.1.4采用液浸法軸向橫波檢驗(yàn)時(shí)，可在護(hù)環(huán)外圓表面離端部足夠遠(yuǎn)的位置刻制一條圓周方向的槽，使其回波能同外徑的端角清楚分辨。槽的尺寸應(yīng)和4.1.1條及4.1.2條所述相同。

4.2 接觸法中的儀器校正

4.2.1將2--2.5ＭＨz或1--1.25ＭＨz的斜探頭接在探傷儀上，把探頭放在校準(zhǔn)槽上，并使晶片對(duì)準(zhǔn)圓周方向。沿圓周方向移動(dòng)探頭，使聲束射向校準(zhǔn)槽，直到能顯示出槽的回波。再沿相同方向繼續(xù)移動(dòng)探頭，直到第二次反射的最大信號(hào)出現(xiàn)為止。

4.2.2調(diào)整掃描線長度，使校準(zhǔn)槽的第一次和第二次反射波大致在掃描基線的40%和80%的位置。

4.2.3調(diào)整增益，使第一反射波高為40mm，標(biāo)出該反射波高度和半波高度的位置。從相反方向探測該校準(zhǔn)槽，如果發(fā)現(xiàn)在幅度上有明顯的差別，則應(yīng)重新刻制一條新的校準(zhǔn)槽。

4.2.4用同樣方式可找并標(biāo)出槽的第二反射波高度和半波高的位置。然后畫出校正槽的兩次反射波高位置的連線和半波高位置的連線，這兩條線分別稱為最高基準(zhǔn)線和半波高基準(zhǔn)線。

4.3 液浸法中的儀器校正

4.3.1 圓周方向

4.3.1.1使換能器垂直于護(hù)環(huán)外圓表面，并使得到的水聲程為75±6.5mm。調(diào)整掃描延遲和掃描線長度，使水和鋼的界面反射位置出現(xiàn)在熒光屏左側(cè)，并使第一次外壁反射出現(xiàn)在熒光屏中心偏左處，使通過環(huán)壁的斜射聲程至少有兩次能在熒光屏上清楚地顯示，將換能器放在校準(zhǔn)槽的上方，并通過調(diào)整角度和水平位置使校準(zhǔn)槽反射信號(hào)最大。再沿相反方向探測校準(zhǔn)槽，如果發(fā)現(xiàn)幅度上有明顯的差別，則應(yīng)刻制一條新的校正槽。

4.3.1.2調(diào)整增益，使第一次反射波的波高為40mm，并標(biāo)出該回波高度和半波高的位置。

4.3.1.3用同樣方法來找并標(biāo)出槽的第二次反射波高度和半波高度的位置。然后畫出槽的兩次反射波高位置和半波高位置的連線，這兩條線分別稱為波高基準(zhǔn)線和半波高度基準(zhǔn)線。

4.3.2 軸線方向

4.3.2.1如4.3.1.1條中所述，使換能器垂直于外圓表面，并使得到的水聲程為75±6.5mm。再將換能器放在周向基準(zhǔn)線的上方，調(diào)整角度和水平位置，使超聲波束朝向較近的護(hù)環(huán)端面時(shí)校準(zhǔn)槽的反射信號(hào)最大。

4.3.2.2 調(diào)整增益，使第一次反射波的波高為40mm，并標(biāo)出波高和半波高的位置。

4.3.2.3用相同的方式尋找并標(biāo)出校準(zhǔn)槽的第二反射波的波高和半波高的位置。然后畫出連接校準(zhǔn)槽的兩次反射波的波高連線和半波高連線，這兩條線分別稱為波高基準(zhǔn)線和半波高基準(zhǔn)線。

4.4 掃查

4.4.1 接觸法

4.4.1.1 周向掃查

將探頭用手或機(jī)械夾具壓在護(hù)環(huán)外圓表面上，并使聲束指向圓周方向。沿圓周方向移動(dòng)探頭，同時(shí)使探頭保持在校準(zhǔn)時(shí)所確定的適當(dāng)接觸角。逐次進(jìn)行平行掃查，每次掃查與上一次掃查的重疊區(qū)應(yīng)大致為換能器（不是探頭）直徑的15%，直到整個(gè)護(hù)環(huán)外圓掃查完畢為止。將探頭的行進(jìn)方向調(diào)轉(zhuǎn)180°，重復(fù)上述過程。如果在檢查時(shí)探頭保持固定不動(dòng)而護(hù)環(huán)旋轉(zhuǎn)，則其表面移動(dòng)的速度不應(yīng)大于150mm/s。

4.4.1.2 軸向掃查

圓周方向檢驗(yàn)時(shí)所確定的靈敏度也適用于軸向檢驗(yàn)。使探頭的位置靠近護(hù)環(huán)的一端，并使聲束沿軸向指向這一端。將探頭沿圓周方向逐次進(jìn)行平行的掃查，每次掃查與上一次掃查的重疊應(yīng)大致為換能器直徑的15%，直到整個(gè)護(hù)環(huán)外圓掃查完畢。對(duì)探頭的行進(jìn)方向調(diào)轉(zhuǎn)180°重復(fù)上述過程。如果在檢查時(shí)探頭保持固定不動(dòng)而護(hù)環(huán)旋轉(zhuǎn)，則其表面移動(dòng)的速度，不應(yīng)大于150mm/s。

4.4.1.3 防止漏檢

在接觸法掃查中，為了防止由于探頭接觸不穩(wěn)而漏檢，可將掃查靈敏度在定量靈敏度（一次基準(zhǔn)線）基礎(chǔ)上適當(dāng)提高，發(fā)現(xiàn)缺陷信號(hào)需要用基準(zhǔn)線測量時(shí)，仍降至原靈敏度。

4.4.2 液浸法

4.4.2.1 周向掃查

將換能器按4.3.1條所述的方法裝好，使它保持在校正時(shí)所確定的適當(dāng)角度。轉(zhuǎn)動(dòng)工件或使探頭沿圓周方向移動(dòng)（或使探頭作軸向移動(dòng)）。逐次進(jìn)行平行掃查，每次掃查與上一次的重疊區(qū)應(yīng)大致為換能器直徑的15%，直到整個(gè)護(hù)環(huán)外圓表面掃查完畢。重新調(diào)整探頭，沿軸向作相反方向掃查，重復(fù)上述過程。檢驗(yàn)時(shí)表面移動(dòng)速度不應(yīng)大于150mm/s。

4.4.2.2 軸向掃查

按4.3.2條校正設(shè)備。轉(zhuǎn)動(dòng)護(hù)環(huán)或使探頭沿圓周方向移動(dòng)（或使探頭作軸向移動(dòng)），這時(shí)應(yīng)使換能器保持在校正時(shí)所定的適當(dāng)角度。逐次進(jìn)行掃查，每次掃查與上一次掃查的重疊區(qū)應(yīng)大致為換能器直徑的15%，直到整個(gè)護(hù)環(huán)外圓表面掃查完畢。重新調(diào)整探頭，沿軸向作相反方向掃查，重復(fù)上述過程。檢驗(yàn)時(shí)表面移動(dòng)速度不應(yīng)大于150mm/s。

4.5 檢驗(yàn)報(bào)告

4.5.1在靠近內(nèi)外壁表面大約6.5mm的范圍內(nèi)，由于缺陷所顯示的信號(hào)受表面上反射超聲波束的影響，其幅度大于表面以下相同缺陷的信號(hào)幅度。所以評(píng)價(jià)表面附近的缺陷時(shí)，應(yīng)參照波高基準(zhǔn)線，評(píng)價(jià)內(nèi)部缺陷時(shí)，應(yīng)參照半波高基準(zhǔn)線。

4.5.2在檢驗(yàn)過程中，應(yīng)在護(hù)環(huán)上標(biāo)出超過相應(yīng)基準(zhǔn)線的所有顯示信號(hào)的位置。在護(hù)環(huán)固定不動(dòng)的情況下復(fù)查在護(hù)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)發(fā)現(xiàn)的所有信號(hào)顯示，并記錄復(fù)查結(jié)果。

4.5.3將Ｖ形槽所在位置規(guī)定為類似時(shí)鐘12點(diǎn)整所在位置，記錄所有達(dá)到或超過各自基準(zhǔn)線的信號(hào)顯示的數(shù)量、幅度和位置（軸向的、徑向的以及時(shí)鐘方向的位置）。對(duì)于超過相應(yīng)基準(zhǔn)線的信號(hào)幅度，按超過量的分貝值或?qū)Τ^的百分?jǐn)?shù)按10%的增量記入檢驗(yàn)報(bào)告。

4.5.4當(dāng)出現(xiàn)許多可記錄的信號(hào)時(shí)，應(yīng)單獨(dú)記錄較大信號(hào)的數(shù)量和幅度（參考4.5.3條），并估算其余信號(hào)的數(shù)量和幅度。

5縱波檢驗(yàn)方法

5.1 對(duì)比試塊（徑向檢驗(yàn)）

5.1.1為了對(duì)超聲檢驗(yàn)中產(chǎn)生的多種可變因素進(jìn)行校正，必須利用對(duì)比試塊來調(diào)整測試設(shè)備，校正測試靈敏度和評(píng)價(jià)缺陷。對(duì)比試塊的制作應(yīng)符合JB/ZQ6142《超聲波檢驗(yàn)用鋁合金對(duì)比試塊的制造和控制》中所述的要求。

5.1.2超聲探傷中用的對(duì)比試塊，其聲學(xué)特性如衰減、噪聲電平、聲速等應(yīng)與被檢件相似，否則需作相應(yīng)的修正。

5.1.3校正用的對(duì)比試塊應(yīng)按5.1.1和5.1.2條的要求制作，具有直徑為3mm的平底孔。試塊的金屬聲程的允許偏差如表1所示。

表 1 ｍｍ