金屬磁記憶的汽輪機葉片檢測范文

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《寧夏電力雜志》2014年第六期

1磁記憶檢測對象及方法

在寧夏某電廠1號機大修期間，對機組汽輪機勵磁側及汽側末一、末二級葉片進行金屬磁記憶檢測。葉片屬于變截面扭葉片，材質為0Cr17Ni4Cu4Nb-T6，其簡化圖如圖2所示。采用俄羅斯動力診斷公司開發的TSC-1M-4型應力集中指示儀進行檢測。檢測方法為將載有探頭的小車平放在葉片上，用手推動小車，使小車以不超過500mm/s的速度從葉頂向葉根移動（如圖2中虛線所示），此時儀表將檢測到金屬表面的自有漏磁場強度H，并以曲線的形式在儀表顯示屏上顯示，手動存儲檢測數據。將數據導入與該設備配套的MM-system軟件中進一步分析，獲得評價應力集中大小的重要參數———自有漏磁場梯度dH/dx。葉片是否存在應力集中及應力集中大小的判定依據為：當小車經過葉片某一部位，該部位磁場法向分量經過零值點，即符號由負變正或相反，且自有漏磁場梯度具有很大的值時，認為該部位存在應力集中［7］；反之則認為葉片不存在應力集中。采用HS500型數字式超聲波探傷儀對存在應力集中的葉片進行復檢，確認是否存在缺陷。

2數據采集及分析

隨機選擇10根勵磁側末一級葉片作為檢測對象，發現勵磁側末一級葉片普遍存在自有漏磁場強度H突變的現象。以編號為Z6-03和Z6-22的葉片為例分析，圖3為編號Z6-03葉片的金屬磁記憶檢測結果。圖3（a）為葉片表面自有漏磁場強度圖，觀察發現，葉片表面自有漏磁場強度H在距離葉端220mm處（拉筋處）發生突變且過零點；圖3（b）為葉片漏磁場梯度圖，觀察發現漏磁場梯度值dH/dx在自有漏磁場強度發生突變的位置明顯提高，達到7×103A/mm2，遠大于其他部位的1×103A/mm2。分析認為葉片在此處存在一定程度的應力集中。圖4為編號Z6-22葉片的自有漏磁場強度及梯度圖，觀察發現在距離葉端600mm的位置（葉根）同樣存在應力集中，且漏磁場梯度值dH/dx達到17×103A/mm2，應力集中程度更嚴重。在汽側末一級隨機選擇10根葉片進行檢測，以U6-03為例分析。圖5所示分別為汽側末一級葉片U6-03的自有漏磁場強度圖和漏磁場梯度圖，觀察發現，自有漏磁場強度曲線平緩，自有漏磁場梯度dH/dx只有2×103A/mm2，分析認為葉片不存在嚴重的應力集中。其它被檢葉片檢測結果與該葉片基本一致。分別在勵磁側末二級和汽側末二級葉片中隨機選擇5根葉片進行檢測。圖6和圖7分別為勵磁側末二級編號為D4-42葉片和汽側末二級編號為L4-50葉片的檢測結果，觀察發現自有漏磁場強度曲線過渡平緩，無突變，雖有多處磁場強度過零點，但最大自有漏磁場梯度dH/dx僅為2×103A/mm2。其他被檢葉片的檢測結果均顯示自有漏磁場強度無突變，自有漏磁場梯度不大于2×103A/mm2。表明勵磁側及汽側末二級葉片均無應力集中區。對所有被檢測葉片自有漏磁場強度H突變情況和自有漏磁場梯度dH/dx大小進行統計，結果如表1所示。表1結果顯示，勵磁側末一級的所有被檢葉片均表現出不同程度的漏磁場強度突變，且自有漏磁場梯度dH/dx較其他葉片大的多。此外，同側葉片的自有漏磁場梯度dH/dx相比較，末一級更大。為了進一步驗證金屬磁記憶檢測到的應力集中區是否已發展為成型缺陷，檢測人員對應力集中較嚴重的勵磁側末一級葉片做了超聲波檢測，結果表明無成型缺陷存在。

3磁記憶診斷結果

對利用磁記憶設備采集到的數據進行對比分析，認為勵磁側末一級葉片存在一定程度的應力集中，這與其所處的工作環境和位置密不可分。在機組運行過程中，腐蝕、水蝕以及接觸疲勞等原因共同影響葉片的性能，尤其在拉筋和葉根等截面發生突變的部位，受到外力時更容易產生應力集中。此外，檢測結果顯示，同側葉片相比較，末一級葉片應力集中程度遠大于末二級葉片，這可能是由兩方面的因素造成的，一方面，末一級葉片所處位置蒸汽溫度更低，濕度更大，服役條件更差；另一方面，相比末二級葉片，末一級葉片長度更長，且有拉筋，結構更復雜。因此，末一級葉片更容易產生應力集中。超聲波檢測結果顯示，在勵磁側末一級葉片拉筋處的磁場突變僅為應力集中，暫沒有發展成為危害嚴重的成型缺陷。但在接下來的運行中，應將勵磁側末一級葉片作為監督重點，防止事故的發生。

4結論

（1）對寧夏某電廠低壓轉子末一、二級葉片進行金屬磁記憶檢測，發現勵磁側末一級葉片在拉筋處（個別在葉片根部）普遍存在應力集中，其他葉片無明顯應力集中。（2）對勵磁側末一級葉片做超聲波檢測，結果顯示無明顯裂紋，表明應力集中暫未發展為成型缺陷。（3）應在今后的機組運行過程中將勵磁側末一級葉片作為重點監督對象，以防事故的發生。（4）本次檢測結果表明金屬磁記憶技術作為一種新型檢測手段對汽輪機葉片的早期診斷有良好效果。

作者：楊偉東李巖徐賢李亮李喆楊浩常偉單位：寧夏電力能源科技有限公司國電科學技術研究院