一种汽轮机转子环焊缝用超声相控阵检测对比试块的制作方法

1.本实用新型涉及一种汽轮机转子环焊缝用超声相控阵检测对比试块，验证超声相控阵检测的灵敏度，为缺陷评判提供基准。


背景技术：

2.对于百万千瓦级核电厂，汽轮机一般采用焊接转子，转子主轴内部存在空腔，降低了转子重量和启机时的热应力，提高了转子临界转速。汽轮机转子焊缝在焊接过程中，易产生焊接缺陷，焊缝热影响区晶粒粗大，降低了焊缝的可靠性。另外，焊缝在运行过程中承受离心力、热应力等复杂的交变应力，容易产生疲劳裂纹，继而导致转子断裂，造成严重生产事故。
3.故核电厂应定期对汽轮机转子环焊缝实施检测，以确认转子环焊缝的健康状况。鉴于焊接转子结构紧凑，无助探角，常规检测方法无法有效实施转子环焊缝的检测。综合考虑，选用超声相控阵技术实施转子环焊缝的检测。但目前对比试块是针对常规超声设计，鉴于核电厂汽轮机转子的特殊性、超声相控阵检查技术的特殊性，应设计专用试块，以便对缺陷尺寸进行精确评定。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种汽轮机转子环焊缝用超声相控阵检测对比试块，用于调节、校准超声检测设备的声速和楔块延迟，调节基准灵敏度。
5.为达到上述目的，本实用新型所采取的技术方案为：
6.一种汽轮机转子环焊缝用超声相控阵检测对比试块，包括周向对比试块和轴向对比试块，周向对比试块和轴向对比试块与转子主轴具有相同的曲率；周向对比试块与转子径向的内外弧面具有相同的半径，轴向对比试块延长度方向与转子轴向的内外弧面具有相同的半径。
7.该对比试块材质选用20号钢。
8.所述的周向对比试块的两端延径向分别设置两个系列的横孔。
9.每个系列横孔不少于4个，第1个和最后一个横孔距内外弧面不大于10mm。
10.所述的周向对比试块的底部开设深度分别为1mm、2mm、4mm的宽0.2mm、长10mm的槽。
11.所述的周向对比试块的底部开设2
×
20mm的平底孔。
12.所述的轴向对比试块的两端分别设置两个系列的横孔。
13.每个系列横孔不少于4个，第1个和最后一个横孔距内外弧面不大于10mm；的系列横孔沿径向垂直分布，的系列横孔在垂直方向垂直分布，
距端面的距离为30mm、50mm、70mm、90mm。
14.所述的轴向对比试块的底部开设深度分别为1mm、2mm、4mm的宽0.2mm、长10mm的槽。
15.所述的轴向对比试块的底部开设2
×
20mm的平底孔。
16.本实用新型所取得的有益效果为：
17.本实用新型结构简单，加工便利，材料成本低廉，便于电厂加工制作；功能性强，可用于校准超声相控阵检测系统的声速、楔块延迟和扫描速度，调节超声相控阵检测灵敏度。
附图说明
18.图1为轴向对比试块示意图；
19.图2为轴向对比试块局部视图；
20.图3为周向对比试块示意图；
21.图4为周向对比试块局部视图。
具体实施方式
22.下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
23.如图1—图4所示，本实用新型所述对比试块包括周向对比试块和轴向对比试块，材质选用20号优质碳素钢，周向对比试块和轴向对比试块与转子主轴具有相同的曲率。
24.汽轮机转子主轴主要采用低合金钢(b65a
‑
s)，与20号钢的声学性能相近，采用20号钢制作对比试块，在不降低检测灵敏度的前提下，可以解决与转子相同牌号的材料难以找寻的问题，20号钢与低合金钢的声学特性实测对比如下：
[0025][0026]
[0027]
转子主轴具有一定的弧度，为提高声束的聚焦性能，超声相控阵探头适配的楔块应具有转子相同的弧度，对应的试块也需具有相应的弧度。
[0028]
周向对比试块与转子径向的内外弧面具有相同的半径，轴向对比试块延长度方向应与转子轴向的内外弧面具有相同的半径。
[0029]
对比试块的人工伤用于基准灵敏度的设定，同时校准声速和楔块延迟。
[0030]
在周向对比试块的两端延径向分别设置两个系列的横孔，每个系列横孔不少于4个，第1个和最后一个横孔距内外弧面不大于10mm。另，在试块底部开设深度分别为1mm、2mm、4mm的宽0.2mm、长10mm的槽，以模拟裂纹缺陷；开设2
×
20mm的平底孔。
[0031]
在轴向对比试块两端分别设置两个系列的横孔，每个系列横孔不少于4个，第1个和最后一个横孔距内外弧面不大于10mm；的系列横孔沿径向垂直分布，的系列横孔在垂直方向垂直分布，距端面的距离为30、50、70、90mm。在试块底部开设深度分别为1mm、2mm、4mm的宽0.2mm、长10mm的槽，以模拟裂纹缺陷；开设2
×
20mm的平底孔。
[0032]
由于对比试块较重，为便于现场搬运，在对比试块两端分别焊接一个把手。
[0033]
以某汽轮机转子主轴环焊缝超声相控阵检测为例：
[0034]
汽轮机转子主轴环焊缝分别实施周向和轴向超声相控阵检测，周向扫查时超声相控阵检测探头在焊缝及焊缝中心线两侧，声束平行于圆周方向对焊缝进行扫查；轴向扫查时超声相控阵检测探头在焊缝两侧，声束垂直于圆周方向对焊缝进行扫查。
[0035]
使用本实用新型中的扫查试块调整仪器声速、楔块延迟等参数；使用本实用新型中的扫查试块，找到最大声程处的2mm横孔的最高回波，并调整为满屏高的80％作为基准灵敏度；使用本实用新型中的扫查试块，利用2mm系列横孔制作dac曲线；对主轴环焊缝分别进行周向扫查和轴向扫查，对于发现的显示进行评定和复验。