汽轮机叶片根部螺栓孔超声相控阵成像检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及超声波分析检测领域，具体涉及的是汽轮机叶片根部螺栓孔超声相控阵成像检测方法。
【背景技术】
[0002]汽轮机叶片根部在使用过程中，长期受力，易产生疲劳裂纹，是检修时的重点检查部位。但是，由于汽轮机叶片根部排列较密，预留出来的检测空间有限，叶片根部被插在轴承座里并用插销固定，因此检修时需要将汽轮机叶根全部拆下进行渗透检测，从而导致检测时间长、工作量大，多次拆装对叶片的精密度影响较大。相关技术中，使用超声相控阵检测方法对汽轮机叶片根部进行检测。但是，发明人发现，大多数超声相控阵检测方法检测的都是整个叶片根部，如纵树型叶片根部、菌型叶片根部等，没有针对叉型叶根的螺栓孔的超声相控阵检测方法。
【发明内容】
[0003]针对上述问题，本发明的目的是提供汽轮机叶片根部螺栓孔超声相控阵成像检测方法，解决叉型叶根螺栓孔的检测问题。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是汽轮机叶片根部螺栓孔超声相控阵成像检测方法，所述叶片根部为叉型叶根，所述叉型叶根包括排列于所述叉齿最前面的前叉齿和排列于所有叉齿最后面的后叉齿，所述前叉齿和后叉齿上分别设有螺栓孔。
[0005]所述检测方法包括以下步骤:将第一相控阵探头设置于叶片根部进气侧的内弧侧肩台，以检测前叉齿螺栓孔和后叉齿螺栓孔的出气侧；将第二相控阵探头设置于叶片根部出气侧的外弧前侧肩台，以检测前叉齿螺栓孔的进气侧；将第三相控阵探头设置于叶片根部出气侧的外弧后侧肩台以检测后叉齿螺栓孔的进气侧。
[0006]作为优选，所述检测方法具体依次包括以下步骤:
[0007](1)选用具有成像功能的相控阵检测仪，并将相控阵检测仪与相应的相控阵探头相连接；
[0008](2)在所述叶片根部进气侧的内弧侧肩台处、所述叶片根部出气侧的外弧前侧肩台处和所述叶片根部出气侧的外弧后侧肩台处分别刷涂耦合剂；
[0009](3)将第一相控阵探头设置于所述叶片根部进气侧的内弧侧肩台，以对前叉齿螺栓孔和后叉齿螺栓孔的出气侧进行扇形扫查，并根据前叉齿螺栓孔和后叉齿螺栓孔的特征回波进行定位；
[0010]将第二相控阵探头设置于所述叶片根部出气侧的外弧前侧肩台，以对前叉齿螺栓孔的进气侧进行扇形扫查，并根据前叉齿螺栓孔的特征回波进行定位；
[0011]将第三相控阵探头设置于所述叶片根部出气侧的外弧后侧肩台，以对后叉齿螺栓孔的进气侧进行扇形扫查，并根据后叉齿螺栓孔的特征回波进行定位；
[0012](4)所述相控阵探头采集反射声波信号并转换为电信号，并传输至所述相控阵检测仪保存成像，根据所成图像判读缺陷信息；
[0013](5)重复步骤(2)?(4)直至分别完成前叉齿螺栓孔和后叉齿螺栓孔的出气侧、前叉齿螺栓孔的进气侧、叶片根部出气侧的外弧后侧肩台的图像后，对受检的所述叉型叶根的前叉齿螺栓孔和后叉齿的螺栓孔分别进行质量评定并记录；
[0014]作为优选，所述步骤(4)中，利用相控阵探头将采集到的反射声波信号转换成电信号，送入相控阵检测仪保存成像后，将根据所述叉型叶根尺寸做出的工件轮廓图导入相控阵仪器中，调节工件轮廓图位置，使工件轮廓图的位置对应相应的反射波位置，则反射波即可视为实际反射，调整反射波高，产生用于判读缺陷信息的最终图像。具体判断方法:如果产生回波的位置与工件轮廓图重叠则回波为工件边界产生的回波；如果产生回波的位置在工件轮廓图内部且不在工件边界，则回波处可能为缺陷。这种判断方法相较于单纯地通过超声波图像来说更加直观和简洁，操作人员无需特别的培训即可直接使用判断，大大减少了操作人员培训时间，同时减少了判读时间，加快检测速度。
[0015]作为优选，所述反射声波信号的波高调整至满屏80%，扫查灵敏度为所述反射声波信号增益4dB。
[0016]作为优选，所述第一相控阵探头、第二相控阵探头和第三相控阵探头皆为中心频率5MHz，阵元数目为10?12个，阵元间距为0.5mm，阵元长度为6mm，由矩形压电陶瓷晶片构成的阵元以线形形式平行于相控阵探头基体宽度方向布局，嵌于相控阵探头基体内，相控阵探头内集成楔块，所述楔块的物理割角为0°?36°，声速偏转角范围为-15°?70。。
[0017]进一步优选，对于所述叉型叶根的不同位置的检测采用与各检测位置相适应的相控阵探头。
[0018]进一步优选，所述第一相控阵探头中心频率为5MHz，阵元数目为12个，阵元间距为0.5mm,阵元长度为6_，由矩形压电陶瓷晶片构成的阵元以线形形式平行于相控阵探头基体宽度方向布局，嵌于相控阵探头基体内，相控阵探头内集成楔块，所述楔块的物理割角为36°，声速偏转角范围为40°?70°。
[0019]进一步优选，所述第二相控阵探头中心频率为5MHz，阵元数目为10个，阵元间距为0.5mm,阵元长度为6_，由矩形压电陶瓷晶片构成的阵元以线形形式平行于相控阵探头基体宽度方向布局，嵌于相控阵探头基体内，相控阵探头内集成楔块，所述楔块的物理割角为0°，声速偏转角范围为-15°?15°。
[0020]进一步优选，所述第三相控阵探头中心频率为5MHz，阵元数目为12个，阵元间距为0.5mm,阵元长度为6_，由矩形压电陶瓷晶片构成的阵元以线形形式平行于相控阵探头基体宽度方向布局，嵌于相控阵探头基体内，相控阵探头内集成楔块，所述楔块的物理割角为36°，声速偏转角范围为40°?70°。
[0021]作为优选，所述的相控阵检测仪工作频率范围为IMHz-lOMHz，水平线性误差不大于2 %，垂直线性误差不大于8%。
[0022]本发明的有益效果:无需拆装汽轮机叶根，节省装配成本及停机运行的时间成本，同时不影响检测精度。相控阵检测仪调节好参数储存后，将相控阵探头贴上工件后不移动探头或少移动探头即可检出结果，检测效率高，节省时间成本。本发明缺陷判断的方法能简单的分辨出缺陷位置与叶根结构固有反射波的区别，从而降低操作人员的学习成本。
【附图说明】
[0023]利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
[0024]图1是本发明汽轮机叶片根部的待测示意图。
[0025]图2是本发明汽轮机单片叶片根部的结构示意图。
[0026]图3是本发明检测前叉齿螺栓孔的出气侧时的示意图。
[0027]图4是本发明检测后叉齿螺栓孔的出气侧时的示意图。
[0028]图5是本发明检测前叉齿螺栓孔的进气侧时的示意图。
[0029]图6是本发明检测前叉齿螺栓孔的进气侧时另一个视角的示意图。
[0030]图7是本发明检测后叉齿螺栓孔的进气侧时的示意图。
[0031]附图标记:1、叉型叶根，2a、出气侧，2b、进气侧，3、叶片根部进气侧的内弧侧肩台，4、前叉齿，5、后叉齿，6、前叉齿螺栓孔，7、后叉齿螺栓孔，8、叶片根部出气侧的外弧前侧肩台，9、叶片根部出气侧的外弧后侧肩台，10、第一相控阵探头，11、第二相控阵探头，12、第三相控阵探头。
【具体实施方式】
[0032]结合以下实施例对本发明作进一步描述。
[0033]汽轮机叶片根部螺栓孔超声相控阵成像检测方法，所述叶片根部为叉型叶根。相关技术中，所述叉型叶根根据叉齿数量的不同分为双叉型叶根、三叉型叶根、四叉型叶根、七叉型叶根等多种不同的叉型叶根1。但是，无论是具有多少叉齿的叉型叶根，相较于排列在中间的叉齿，排列于最前面的前叉齿和排列于最后面的后叉齿受到的应力最大，且应力皆集中于前叉齿和后叉齿最上方的螺栓孔。因此，检测时一般集中检测前叉齿和后叉齿最上方的螺栓孔。
[0034]在本实施例中，如图1和图2所示，所述叉型叶根1为双叉型叶根，包括前叉齿4和后叉齿5，所述前叉齿4和后叉齿5上分别设有螺栓孔，插销或螺栓穿过所述螺栓孔将叉型叶根1固定于叶轮上。在其它实施例中，所述叉型叶根1可以为三叉型叶根、四叉型叶根、七叉型叶根等两个叉齿以上的多叉型叶根。按照叉型叶根4装配时的装配方向，所述叉型叶根一侧为进气侧2b，另一侧为出气侧2a。
[0035]所述检测方法具体包括以下步骤:
[0036]步骤一，检测前叉齿螺栓孔6和后叉齿螺栓孔7的出气侧。所述步骤一依次包括以下子步骤:
[0037](1)选用具有成像功能的相控阵检测仪和相应于不同检测位置的相控阵探头。
[0038]其中，所述相控阵检测仪工作频率范围为IMHz-lOMHz，水平线性误差不大于2%，垂直线性误差不大于8%。
[0039]其中，所述相控阵探头包括第一相控阵探头10、第二相控阵探头11和第三相控阵探12。所述第一相控阵探头10为设置于叶片根部进气侧的内弧侧肩台3的相控阵探头。所述第二相控阵探头11为设置于叶片根部出气侧的外弧前侧肩台8的相控阵探头。所述第三相控阵探头12为设置于叶片根部出气侧的外弧后侧肩台9的相控阵探头。所述第一相控阵探头10中心频率为5MHz，阵元数目为12个，阵元间距为0.5mm，阵元长度为6mm，由矩形压电陶瓷晶片构成的阵元以线形形式平行于相控阵探头基体宽度方向布局，嵌于相控阵探头基体内，相控阵探头内集成楔块，所述楔块的物理割角为36°，声速偏转角范围为40°?70°。所述第二相控阵探头11中心频率为5MHz，阵元数目为10个，阵元间距为0.5mm，阵元长度为6_，由矩形压电陶瓷晶片构成的阵元以线形形式平行于相控阵探头基体宽度方向布局，