一种螺栓加热孔内壁裂纹的检测装置及方法与流程

本发明涉及裂纹检测技术领域，具体涉及一种螺栓中心加热孔内壁裂纹的检测装置及方法。

背景技术：

某引进技术的超超临界汽轮机组因高热效率和长检修周期成为当今超超临界发电机组的首选，在我国有很高的市场占有率。该型汽轮机的中压主汽门和中压调门阀盖螺栓选用IN783高温合金材料，该材料具有高强度和低热膨胀系数，且号称高温抗氧化性、热稳定性好，然而在实际使用过程及停机检查时频繁发生螺栓断裂，不但断裂螺栓数量众多，且呈现脆性断裂特征，部分发生断裂的螺栓服役时间仅几千小时，严重威胁机组运行安全。目前发现绝大部分断裂的IN783螺栓裂纹起源于中心加热孔内壁，且相当数量出现在中心加热孔盲端部位。当前状况下，为了防止因该类螺栓在运行过程中突然连续断裂导致重大事故发生，需要缩短检验周期，尽可能利用计划检修和调停临检机会，对IN783螺栓中心加热孔内壁进行裂纹检测。目前比较有效的方法是视频内窥镜检测和超声波检测，这两种方法均需要螺栓冷却到50℃以下的常温状态下方可进行检测，而机组正常停机后，螺栓从600℃高温冷却到300℃，一般只需要2~3天，而300℃以下冷却速度很慢，一般冷却到50℃需要8天以上。这样大部分调停和临检的停机时间均不能进行检验。而且视频内窥镜能够检查的裂纹通常已经有相当开口尺寸，检测精度低，容易漏检。如何设计一种能在较高温度条件下对螺栓中心加热孔内壁裂纹进行快速有效检查的检测装置及方法，尽量减少对超超临界机组正常工作的影响，是当前急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有的螺栓中心加热孔内壁裂纹的检测装置及方法存在检验周期长、精度低的问题。本发明的螺栓中心加热孔内壁裂纹的检测装置及方法，可以在螺栓降到300℃以下，而不必等到50℃常温时，就可以进行检测，检测速度快，检测精度高，检测工期短，适用于各类螺栓中心加热孔内壁裂纹的检测，具有良好的应用前景。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种螺栓中心加热孔内壁裂纹的检测装置，其特征在于：包括探测杆，所述探测杆的前端部设置有探测座，所述探测座的直径略小于螺栓中心加热孔的内径，便于插入螺栓中心加热孔，所述探测座前端部的形状与螺栓中心加热孔的盲端形状相匹配，所述探测座前端部截面形状为V字形，且探测座前端部的边沿设有便于插接的弧形倒角，所述探测座前端部的V形面上内嵌式安装有左、右对称设置的第一涡流探头，所述弧形倒角上内嵌式安装有左、右对称设置的第二涡流探头，所述第一涡流探头、第二涡流探头在一条直线上，用于检测螺栓中心加热孔盲端处的裂纹；所述探测座前端部的外壁圆周上等间隔内嵌式安装有四个或八个第三涡流探头，组成涡流阵列，用于检测螺栓中心加热孔内壁的裂纹。

前述的螺栓中心加热孔内壁裂纹的检测装置，其特征在于：所述探测座的直径比螺栓中心加热孔的内径小0.3～1mm。

前述的螺栓中心加热孔内壁裂纹的检测装置，其特征在于：所述探测座采用耐温非导电材料制成，各涡流探头采用导热胶嵌入式粘接在探测座上，所述探测杆和探测座的内部为空腔结构，各涡流探头的信号线均从空腔结构中引出。

前述的螺栓中心加热孔内壁裂纹的检测装置，其特征在于：所述第一涡流探头、第二涡流探头、第三涡流探头均能检测0.5mm及以上深度的裂纹。

前述的螺栓中心加热孔内壁裂纹的检测装置，其特征在于：所述第三涡流探头在探测座前端部的外壁圆周方向上均匀布置，组成涡流阵列，以便一次性快速检测出螺栓中心加热孔内壁的所有裂纹。

基于上述的螺栓中心加热孔内壁裂纹的检测装置的检测方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤（A），当待检测螺栓中心加热孔内壁温度在低于300℃时，手持探测杆将探测座快速插入待检测的螺栓中心加热孔，使探测座的前端部抵住螺栓中心加热孔的盲端；

步骤（B），将探测杆旋转180°，通过第一涡流探头、第二涡流探头对螺栓中心加热孔盲端部位进行裂纹检测，若第一涡流探头、第二涡流探头检测出螺栓中心加热孔盲端部位存在裂纹，且通过对应的信号线将检测信号输出；

步骤（C），完成螺栓中心加热孔盲端部位检测后，向外匀速拔出探测杆，通过第三涡流探头组成的涡流阵列对螺栓中心加热孔的内壁周向进行裂纹检测，若涡流阵列检测出螺栓中心加热孔内壁存在裂纹，且通过对应的信号线将检测信号输出。

前述的螺栓中心加热孔内壁裂纹的检测装置的检测方法，其特征在于：步骤（C）向外匀速拔出探测杆，拔出探测杆的速度为100～150mm/S 。

本发明的有益效果是：本发明的螺栓中心加热孔内壁裂纹的检测装置，在螺栓温度降到300℃以下的高温时，就可以对各类螺栓中心加热孔内壁裂纹进行快速检测，而不必等到螺栓温度降到50℃以下的常温，缩短了停机等待时间，检测周期短，检测精度高，结构简单，操作方便，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本发明的螺栓中心加热孔内壁裂纹的检测装置的结构示意图。

图2是本发明的螺栓中心加热孔内壁裂纹的检测装置的俯视图。

图3是本发明的螺栓中心加热孔内壁裂纹的检测方法步骤B的示意图。

图4是本发明的螺栓中心加热孔内壁裂纹的检测方法步骤C的示意图。

附图中标记的含义如下：

1：探测杆；2：探测座；3：弧形倒角；4：第一涡流探头；5：第二涡流探头；6：第三涡流探头。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

如图1及图2所示，本发明的螺栓中心加热孔内壁裂纹的检测装置，包括探测杆1，所述探测杆1的前端部设置有探测座2，探测座2的直径比螺栓中心加热孔内径小0.3～1mm，便于探测座2在螺栓中心加热孔内旋转和移动，满足既便于检测装置插入螺栓中心加热孔，又可保证检测灵敏度，探测座2前端部的形状与螺栓中心加热孔盲端形状相匹配，本发明的探测座2前端部截面形状为V字形，且探测座2前端部的边沿设有便于插接的弧形倒角3，是根据通常螺栓（尤其针对背景技术中的IN786螺栓）中心加热孔盲端形状设计的，如螺栓中心加热孔盲端形状尺寸发生变化，则探测座的前端部截面形状也应随之改变，所述探测座2前端部的V形面上内嵌式安装有左、右对称设置的第一涡流探头4，所述弧形倒角3上内嵌式安装有左、右对称设置的第二涡流探头5，所述第一涡流探头4、第二涡流探头5在一条直线上，用于检测螺栓中心加热孔盲端处的裂纹，所述探测座2前端部的外壁圆周上等间隔内嵌式安装有四个或八个第三涡流探头6，组成涡流阵列，用于检测螺栓中心加热孔内壁的裂纹，第三涡流探头6数量越多，检测精度越高。

所述探测座2采用耐温非导电材料，比如耐温塑料，各涡流探头采用导热胶嵌入式粘接在探测座2上，能够满足各涡流探头与探测座2以及探测座2与探测杆1之间的连接方式均需考虑耐高温，探测杆1和探测座2的内部为空腔结构，各涡流探头的信号线均从空腔结构中引出，成本低廉，便于批量生产。

所述第一涡流探头4、第二涡流探头5、第三涡流探头6均能检测0.5mm及以上深度的裂纹，检测精度高，第三涡流探头6在探测座前端部外壁圆周方向上均匀布置，组成涡流阵列，以便一次性快速检测出螺栓中心加热孔内壁的所有裂纹。

基于上述的螺栓中心加热孔内壁裂纹的检测装置的检测方法，包括以下步骤，

步骤（A），当待检测的螺栓温度在300℃以下时，手持探测杆1将探测座2快速插入待检测的螺栓中心加热孔，使探测座2的前端部抵住螺栓中心加热孔盲端；

步骤（B），如图3所示，将探测杆1旋转180°，通过第一涡流探头4、第二涡流探头5对螺栓中心加热孔盲端部位进行裂纹检测，若第一涡流探头4、第二涡流探头5检测出螺栓中心加热孔盲端部位存在裂纹，且通过对应的信号线将检测信号输出；

步骤（C），完成螺栓中心加热孔盲端部位检测后，如图4所示，向外匀速拔出探测杆1，通过涡流阵列对螺栓中心加热孔内壁裂纹进行一次性快速检测，若涡流阵列检测出螺栓中心加热孔内壁存在裂纹，则通过对应的信号线将检测信号输出，其中，向外匀速拔出探测杆1，拔出探测杆1的速度为100～150mm/S，此速度能够保证第三涡流探头6对螺栓加热孔内壁裂纹的检测信号稳定，易于识别。

综上所述，本发明的螺栓中心加热孔内壁裂纹的检测装置，在螺栓中心加热孔的温度降到300℃以下时，无需等到常温50℃，就可以对螺栓中心加热孔内壁裂纹进行检测，检测周期短，满足深度0.5mm及以上深度裂纹的可靠检测，检测精度高，适用于中心加热孔为盲孔或通孔的螺栓，结构简单，操作方便，具有良好的应用前景。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。