汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子受復(fù)雜應(yīng)力和高溫的多重作用,常在反T型葉根槽部位產(chǎn)生疲勞裂紋,導(dǎo)致斷裂事故。針對(duì)此問題,提出全聚焦相控陣超聲的檢測(cè)方法。推導(dǎo)了全聚焦相控陣超聲的采集及成像公式,制備了專用試件,在端壁上倒圓（F1區(qū)）采用線切割方法預(yù)制人工缺陷,采用全聚焦相控陣超聲檢測(cè),并與常規(guī)超聲進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明,全聚焦相控陣超聲檢測(cè)精度高,適應(yīng)性強(qiáng),具有較好的工程應(yīng)用價(jià)值。 

【文章來(lái)源】：振動(dòng).測(cè)試與診斷. 2020,40(06)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

圖１全矩陣數(shù)據(jù)采集Ｆｉｇ．１Ｆｕｌｌｍａｔｒｉｘｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ

Ｆｉｇ．１Ｆｕｌｌｍａｔｒｉｘｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ表１全矩陣數(shù)據(jù)集Ｔａｂ．１Ｆｕｌｌｍａｔｒｉｘｄａｔａ發(fā)射接收１２…Ｎ１Ｅｘ１，ｘ１ｔ（）Ｅｘ１，ｘ２ｔ（）…Ｅｘ１，ｘＮｔ（）２Ｅｘ２，ｘ１ｔ（）Ｅｘ２，ｘ２ｔ（）…Ｅｘ２，ｘＮｔ（）????ＮＥｘＮ，ｘ１ｔ（）ＥｘＮ，ｘ２ｔ（）…ＥｘＮ，ｘＮｔ（）１．２全聚焦成像技術(shù)全聚焦成像技術(shù)的原理如圖２所示，超聲換能器利用耦合劑與試塊接觸，試塊表面中心位置為原點(diǎn)Ｏ，橫坐標(biāo)ｘ為試塊表面長(zhǎng)度，縱坐標(biāo)ｚ為試塊高度［１５－１６］。因此，在試塊的ｘＯｚ平面上，檢測(cè)區(qū)域被劃分成一定分辨率的像素點(diǎn)，這些像素點(diǎn)即為聲束聚焦點(diǎn)。以Ｐ（ｘｐ，ｚｐ）為例，該點(diǎn)的超聲回波幅值Ｆｐ是所有陣元所收集的全矩陣數(shù)據(jù)Ｅｘｉ，ｘｊｔ（）在Ｐ（ｘｐ，ｚｐ）點(diǎn)的疊加，即Ｆｐ＝∑Ｎｉ＝１∑Ｎｊ＝１Ｅｘｉ，ｘｊｔｐ（）（１）其中：Ｅｘｉ，ｘｊｔｐ（）為ｉ陣元發(fā)射、ｊ陣元接收的超聲回波疊加到Ｐ（ｘｐ，ｚｐ）位置的幅值；ｔｐ為聲波從陣元ｉ發(fā)射經(jīng)過聚焦點(diǎn)Ｐ（ｘｐ，ｚｐ）到達(dá)陣元ｊ所需的時(shí)間。ｔｐ＝ｘ（ｐ－ｘｉ）２＋ｚ２槡ｐ＋ｘ（ｐ－ｘｊ）２＋ｚ２槡ｐＶ（２）其中：ｘｉ，ｘｊ分別為發(fā)射陣元和接收陣元的橫坐標(biāo)；Ｖ為超聲波在試

人工缺陷，長(zhǎng)度均為２０ｍｍ，深度分別為０．２，０．５，１和２ｍｍ，裂紋角度為與水平面的夾角按照３０°，４５°和６０°設(shè)計(jì)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件及超聲檢測(cè)方法的要求，將反Ｔ型葉根槽試件外表面的上平面（Ａ）、側(cè)面上部（Ｂ）及側(cè)面下部（Ｃ）安裝測(cè)量探頭進(jìn)行檢測(cè)。２．２檢測(cè)設(shè)備全聚焦相控陣超聲檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)如圖４所示，檢測(cè)設(shè)備為ＰＨＳＣＡＮ型相控陣檢測(cè)儀，其主要參數(shù)有：接收／發(fā)射晶片數(shù)為３２～６４；超聲范圍為９９００μｓ；聲速范圍為６３５～１５２４０ｍ／ｓ；聚焦法則數(shù)為１０２４；增益范圍為０～８０ｄＢ；帶寬為０．５～１５ＭＨｚ。全聚焦探頭采用ＢＦＢ５２３（探頭標(biāo)稱７．５Ｓ１６－０．５×１０）和ＢＦＢ５３１（探頭標(biāo)稱１０Ｓ１６－０．５×１０）。與之對(duì)應(yīng)的常規(guī)超聲檢測(cè)設(shè)備為ＨＳ６１０ｅ，其主要參數(shù)有：工作頻率為０．５～１５ＭＨｚ；聲速范圍為１００～２００００ｍ／ｓ；動(dòng)態(tài)范圍≥３２ｄＢ；分辨力＞４０ｄＢ；超聲波探頭為５Ｐ５×５Ｋ１，５Ｐ５×５Ｋ０．８。圖４全聚焦相控陣超聲檢測(cè)設(shè)備Ｆｉｇ．４ＴｅｓｔｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔｏｆＴＦＰＡＵ２．３檢測(cè)參數(shù)常規(guī)超聲在上平面、側(cè)面上部及側(cè)面下部的探頭如表２所示，以不同深度?１×６通孔調(diào)整滿屏的８０％，再增益１０ｄＢ為檢測(cè)基準(zhǔn)靈敏度。檢測(cè)時(shí)，常規(guī)超聲探頭放置在檢測(cè)位置，在有限空間內(nèi)略作前后移動(dòng)進(jìn)行掃查。裂紋識(shí)別方法為尋找缺陷回波。全聚焦相控陣超聲在上平面和側(cè)面下部的探頭均為橫波探頭ＢＦＢ５２３，在側(cè)面上部位置用的探頭

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子T型葉根-輪槽系統(tǒng)力學(xué)分析[J]. 王鵬,蔡暉,王志強(qiáng),賈若飛.  熱力發(fā)電. 2019(02)
[2]超聲相控陣全聚焦無(wú)損檢測(cè)技術(shù)概述[J]. 章東,桂杰,周哲海.  聲學(xué)技術(shù). 2018(04)
[3]超聲全聚焦法成像檢測(cè)缺陷表征[J]. 李衍.  無(wú)損探傷. 2018(03)
[4]缺陷散射對(duì)相控陣超聲全聚焦成像的影響研究[J]. 周進(jìn)節(jié),鄭陽(yáng),張宗健,譚繼東.  儀器儀表學(xué)報(bào). 2017(02)
[5]基于超聲相控線陣的缺陷全聚焦三維成像[J]. 張昊,陳世利,賈樂成.  電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào). 2016(07)
[6]加載速率對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子鋼低周疲勞損傷的影響[J]. 何建軍,陳薦,孫清民,邱瑋,周鵬展.  中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2011(02)
[7]五萬(wàn)千瓦汽機(jī)轉(zhuǎn)子的安全性分析[J]. 王棖.  電力修造技術(shù). 1980(01)

碩士論文
[1]CRH動(dòng)車輪對(duì)超聲相控陣全矩陣成像技術(shù)研究[D]. 彭華.西南交通大學(xué) 2014
[2]汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子壽命預(yù)測(cè)及評(píng)估的研究[D]. 王傳佩.武漢理工大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3582887