本发明涉及一种基于掠射激励内表面波的发电机护环检测方法。
背景技术：
发电机护环对转子端部绕组起固定作用，是发电机转子的重要组成部分。发电机护环在运行过程中，承受着离心应力、弯曲应力和紧配合应力的作用，由于应力腐蚀及疲劳等原因容易在内壁产生微裂纹，随着运行时间的增加，所产生的微裂纹将逐渐扩展，如不能及时检测出裂纹的存在，当扩展到某一临界值时，其扩展速度会突然加剧，最终会酿成重大事故。因此，在护环内壁裂纹检测具有极为重要的意义。
目前，发电机护环内壁检测通常采用常规a型脉冲超声波检测设备，检测时主要通过设备探头发出的横波或纵波直射至护环内壁，当直射波遇到裂纹等缺陷时会产生反射波，反射波由探头接收并转化为脉冲信号，从而被识别；此种在对检测缺陷的判别、记录等方面均存在不足，而且探头需要100％覆盖到护环外壁才能保证内壁全部被扫查到，检验效率较低。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种准确性高、检测效率也高的基于掠射激励内表面波的发电机护环检测方法。
一种基于掠射激励内表面波的发电机护环检测方法，其特别之处在于，包括如下步骤：用相控阵超声波探伤仪的探头通过声波掠入射的方式在待测护环内壁激励出表面波，并且使该表面波在护环内壁圆周向传播，当该表面波遇到缺陷时产生反射波，将该反射波通过换能器接收并且转化为电子信号进行记录或者实时显示出来，根据记录结果或者实时显示的图像确定该待测护环上的缺陷。
本发明采用一种新的检测工艺方法，即通过声波掠入射的方式在护环内壁激励出表面波，表面波在护环内壁圆周向传播时遇到缺陷产生反射波(如附图1所示)，反射波被换能器接收转化为电子信号，实现对缺陷的检测和记录，该方法不仅对缺陷进行图像记录检测，准确性高，同时检测时仅需在护环圆周上选取几点进行轴向扫查即可实现对护环内壁100％扫查，检测效率大大提高。
附图说明
附图1为本发明的原理示意图；
附图2为本发明实施例1的检测结果示意图，图中右侧部分横坐标是a扫描波幅高度百分数，纵坐标是a扫描水平距离。
具体实施方式
本发明提供了一种基于掠射激励内表面波的发电机护环检测方法，包括如下步骤：用相控阵超声波探伤仪的探头通过声波掠入射的方式在待测护环内壁激励出表面波，该表面波在护环内壁圆周向传播时遇到缺陷产生反射波，将该反射波通过换能器接收并且转化为电子信号进行记录或者实时显示出来，根据记录结果或者实时显示的图像确定护环上的缺陷。如图1所示为本发明的原理示意图，图1中包括超声相控阵探头1、横波扇扫描2、横波声线掠射内壁3、内壁表面波4、内壁裂纹5。
实施例1：
1、仪器配置：
相控阵探头频率、楔块、及主机的选择要兼顾衰减和分辨率。相控阵设备应具有扇扫和a扫同屏显示功能，设备最低重复频率不大于1000hz，最大显示声程范围不小于450mm，相控阵探头频率不大于5mhz，探头有效面积不小于70mm2，阵元长度不小于8mm。本发明选用128通道的超声波相控阵分析系统，发射窄脉冲激励有效孔径为64阵元的相控阵探头，探头的中心频率约为5mhz，设备重复频率1000hz。
2、试块：
试块采了国内某护环专业制造厂家生产的护环实物上切下来的整圈的护环材料，规格
3、检测方法验证：
为了验证本方法的可行性，在发电机护环试块上加工了一条10mm长，1mm深的缺陷刻槽模拟裂纹缺陷，如果能成功检测出该缺陷，则证明了本方法对微小缺陷的检测能力和有效性。
试验时，将探头、扫察器、编码器与主机连接好，然后对相控阵设备主机进行聚焦法则设置，在护环试块表面涂抹耦合剂，使得探头在护环上周向耦合良好，防止探头和护环外壁存在气隙，保证声波的透射率，使相控阵发射的声波能够很好地入射至护环内部，达到护环内壁；将探头按照周向方式放置于距刻槽约500mm声程距离的位置，即设备的最大声程范围位置，保证该检测工艺在距离探头最大声程位置仍具有发现1mm刻槽缺陷的能力。
在最大声程位置沿着圆周方向前后移动相控阵探头，同时调整设备增益值，调整时既要考虑相控阵设备发出的声波具有足够的能量，同时具有合适的信噪比；最终试验设备成功地在声程距离约500mm的位置上发现的1mm刻槽缺陷。
4、扫查方式：
在实际扫查时，按照上述方法对主机和探头进行设置、调节完成后，在护环圆周方向相控阵探头，扫查时沿着护环轴向方向移动探头，从护环一端扫查至另一端，扫查护环内壁周向缺陷；然后掉转探头方向，沿着同一路径反方向扫查，保证不同方向的裂纹缺陷都能被准确检测到；该位置扫查完成后，将探头按照间距为0.9倍的表面波检测距离(考虑了10％的扫查重叠率)放置到第二个扫差点，重复上述扫查步骤，直至护环内壁全部扫查完备。扫查过程中注意观察设备屏幕，当表面波遇到缺陷时，缺陷处反射的回波就会由相控阵探头接收到，并转化为电子信号显示在显示屏幕上，同时会记录缺陷的长度，整个扫查范围内的情况会有主机记录并存储，便于以后调阅分析。
5、结论：
1)采用横波掠入射激励内表面波的方式检测护环内部裂纹是可行的，目前国内尚未见到关于该方法的介绍，该技术具有一定的研究价值。
2)尽管护环材料为奥氏体不锈钢，晶粒粗大，且厚度较大，会造成护环内部入射声波的衰减，但采用相控阵设备克服了这些不利影响，成功激励出表面波，且表面波在护环内部传播时衰减较小，可以实现长距离检测；
3)声束角度可控的相控阵超声波检测技术是实现在护环内壁形成掠入射并激励出表面波的较为可靠的技术手段；
4)与常规超声波检测相比，采用本实验检测方法时探头不需要覆盖到护环全部外表面即可实现对其内表面的100％的检测，检测效率大大提高；
5)护环内、外表面都是比较平滑、规则，对于锻造三通等外形较复杂的部件，其外表面为六边形等，但内表面为光滑、规则的圆柱形，常规超声波检测很难对内表面裂纹进行检测，使用本发明所述方法就可完成相关检测，在这方面具有明显的技术优势。