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        在役機組氣缸軸瓦滲透檢測工藝的優(yōu)化

        2020-10-17 06:04:28許云偉肖仲誼馬楊勇
        無損檢測 2020年10期
        關(guān)鍵詞:工藝檢測

        許云偉,肖仲誼,馬楊勇

        (浙江無損檢測工程技術(shù)有限公司,杭州 311217)

        發(fā)電機組在運行后要進行周期性的檢修,以及時發(fā)現(xiàn)運行缺陷并進行修復,提高機組運行的穩(wěn)定性。軸瓦是汽輪機的關(guān)鍵部件之一,不僅對轉(zhuǎn)子起支撐作用,還對轉(zhuǎn)子起到保護作用。如果檢修時未及時發(fā)現(xiàn)缺陷,帶缺陷的軸瓦部件長時間運行的話,必將危及電廠的安全[1]。

        某電廠1 000 MW超超臨界機組在夏季進行檢修時,按照計劃對在役的4組8個軸瓦進行表面缺陷檢測。根據(jù)現(xiàn)場實際情況,合理優(yōu)化了滲透檢測工藝,有效地發(fā)現(xiàn)了微小缺陷。

        1 軸瓦的特點

        汽輪機軸瓦合金為巴氏合金,巴氏合金按化學成分分為兩類:即錫基軸承合金和鉛基軸承合金[2]。本機組軸瓦是鉛基軸承合金,合金以Pb為基礎(chǔ),加入少量的Sn、Sb、Cu組成合金,牌號為ZChPbSb16-16-2。這種合金耐磨性好,常用于汽輪機、發(fā)電機等高速重載軸承上,在運行中,轉(zhuǎn)子高速運轉(zhuǎn),會在軸瓦上產(chǎn)生很大的徑向、軸向載荷,這樣在使用過程中會經(jīng)常碰到軸瓦瓦面合金損壞的情況,例如:脫胎、裂紋、局部脫落或磨損腐蝕等[3],從而引發(fā)燒瓦、停機事故。缺陷產(chǎn)生的原因較多,例如:制造時澆注質(zhì)量問題、運行操作因素、檢修安裝方面等。

        在檢測汽輪機軸瓦時,為了保證檢測質(zhì)量,工作中需要嚴格執(zhí)行檢測工藝并對工序進行優(yōu)化,確保檢測靈敏度和發(fā)現(xiàn)缺陷的能力,有效地保證發(fā)電廠的安全運行。

        2 檢測方法的選擇

        根據(jù)標準要求,軸瓦可采用滲透檢測方法進行表面開口性缺陷的檢測,能有效發(fā)現(xiàn)巴氏合金復合層表面裂紋、氣孔等缺陷,以及判別軸瓦的巴氏合金復合層與基體結(jié)合面的熔合情況,滲透檢測的檢測面為巴氏合金瓦表面和側(cè)面巴氏合金復合層與基體的結(jié)合面處。

        按照NB/T 47013.5-2015《承壓設(shè)備無損檢測 第5部分:滲透檢測》標準4.5.3.4條規(guī)定:對現(xiàn)場無水源、電源的檢測宜采用溶劑去除型著色法;4.5.3.6條規(guī)定對于大工件的局部檢測,宜采用溶劑去除型著色法或溶劑去除型熒光法。從汽機房檢修現(xiàn)場的條件和靈敏度兩方面考慮,決定采用溶劑去除型著色法,滲透檢測劑品牌是DPT-5著色滲透探傷劑。由于機組檢修處于夏季,工件溫度在20~30 ℃,檢測時無需用淬火鋁合金試塊對滲透檢測系統(tǒng)進行非標溫度鑒定。

        3 滲透檢測工藝程序

        3.1 預(yù)處理

        在役機組的軸瓦進行拆卸后,軸瓦表面光潔、平整,不需進行修磨;但是運行后的軸瓦通常有防護油層,進行滲透檢測時必須將油污清洗干凈??紤]到軸瓦的檢測面較大、結(jié)構(gòu)較復雜和成本高等,清洗分粗洗和精洗兩步進行。粗洗時用抹布沾“洗潔精”水進行清洗,等表面干燥后再用溶劑進行表面清洗。最終清洗完成后,檢測面上遺留的溶劑和水分必須確保干燥,保證在施加滲透劑前不被污染。

        3.2 施加滲透劑和滲透時間

        根據(jù)工件情況,用刷涂法對軸瓦進行施加,滲透時間為10 min,并同時用鍍鉻B型試塊驗證檢測系統(tǒng)的靈敏度和操作工藝的正確性。

        3.3 去除多余滲透劑

        在檢測中使用的是溶劑去除型滲透劑,為了保證被檢表面清洗徹底,無殘余的滲透劑影響顯像效果,先用不起毛、吸濕性好的軟紙沿一個方向盡可能擦去被測表面上多余的滲透劑,然后將清洗劑噴于干凈的紙上,沿一個方向擦,不要來回涂抹,擦過的紙不能重復使用,最后再用干凈的軟紙不加任何清洗劑干擦一遍。

        3.4 干燥處理

        由于采用溶劑進行去除,去除完后在室溫下進行干燥,確保檢測面在施加顯像劑前已干燥且時間不宜過長。

        3.5 顯像及顯像時間

        將顯像劑搖勻后,均勻噴灑在整個被檢表面,并保持一段時間,顯像時間為10 min。

        3.6 觀察

        顯像劑噴灑后對檢測面進行及時觀察,發(fā)現(xiàn)其中一塊軸瓦檢測面上出現(xiàn)了一條跡痕顯示,顯像10 min時,可疑跡痕顯示如圖1所示,30 min時可疑跡痕顯示沒有明顯變化(見圖2);B型靈敏度試塊顯示見圖3。根據(jù)圖3所示的靈敏度試塊的顯示情況,試塊上能清楚顯示3個點的裂紋,此次檢測工藝操作和檢測靈敏度符合要求。

        圖1 顯像10 min時的可疑顯示

        圖2 顯像30 min時的可疑顯示

        圖3 B型靈敏度試塊顯示

        3.7 顯示分析

        滲透檢測顯示分為相關(guān)顯示、非相關(guān)顯示和虛假顯示。對于以上可疑跡痕顯示的情況,分析如下: ① 顯示的位置處在軸瓦的合金結(jié)合線附近;根據(jù)軸瓦和軸承的受力狀態(tài),合金層沿邊緣開裂的可能性較大,該可疑跡痕顯示極有可能是運行過程中產(chǎn)生的結(jié)合層細微開口缺陷;② 運行時軸瓦長時間浸泡在潤滑油中,軸瓦邊緣開口部位存在殘留潤滑油未清洗干凈,在滲透檢測時不能完全吸收滲透劑,該顯示可能是顯像劑吸附出來的殘留在里面的潤滑油[4]。綜合分析后,決定按照標準進行復驗,改進工藝、延長時間后重新進行滲透檢測,從而驗證該可疑跡痕顯示是否屬于相關(guān)顯示。

        4 操作工藝的改進

        考慮到軸瓦的表面光潔、平整,缺陷可能比較細微,為了提高檢測的靈敏度和細微缺陷顯示的可能性,在操作過程中對滲透及滲透時間、去除多余滲透劑、顯像及顯像時間等3個工藝進行了調(diào)整和改進[5]。

        4.1 滲透及滲透時間

        重新對表面進行徹底清洗,特別注意結(jié)合層位置的清洗效果,符合滲透檢測條件后,開始施加滲透劑,時刻觀察表面濕潤狀態(tài),并通過補充滲透劑的方式保持濕潤狀態(tài);考慮到結(jié)合層可能存在微小缺陷,把滲透時間延長到20 min。同時,使用鍍鉻B型試塊,證明檢測系統(tǒng)的靈敏度和操作工藝的正確性。

        4.2 去除多余的滲透劑

        由于軸瓦表面光滑平整,在進行多余滲透劑去除時,一直使用干紙巾進行擦拭,直至達到滿意的效果。擦拭過程中并未采用常規(guī)的檢測工藝,將清洗劑噴在紙巾上進行去除。

        4.3 顯像及顯像時間

        噴灑顯像劑時應(yīng)盡量保證顯像劑層薄而均勻,避免過厚的顯像劑層,掩蓋細小缺陷里反滲的滲透劑;并時刻保持觀察,把顯像時間延長至20 min。

        4.4 觀察

        顯像劑噴灑后對檢測面進行了及時觀察,顯像20 min左右發(fā)現(xiàn),原來出現(xiàn)可疑跡痕顯示的檢測面上,出現(xiàn)了一條帶有滲透劑反滲的跡痕顯示,經(jīng)分析判斷為缺陷相關(guān)顯示,顯像20 min時顯示如圖4所示。改進工藝后的B型靈敏度試塊顯示如圖5所示。

        圖4 改進工藝后顯像20 min時的相關(guān)顯示

        圖5 改進工藝后的B型靈敏度試塊顯示

        根據(jù)缺陷跡痕顯示的特點,該相關(guān)顯示是軸瓦的裂紋顯示,是運行過程中軸瓦和軸承受力引起的細微邊緣開裂。

        4.5 質(zhì)量驗收

        根據(jù)DL/T 5210.3-2018 《電力建設(shè)施工質(zhì)量驗收規(guī)程 第3部分:汽輪發(fā)電機組》 6.1.18節(jié)推力軸承檢查安裝質(zhì)量標準和檢驗方法表中的驗收要求,軸瓦表面應(yīng)無夾渣、氣孔、凹坑、裂紋等缺陷。該軸瓦中存在裂紋跡痕顯示,建議進行后續(xù)的修復處理。

        5 結(jié)語

        機組維護時,軸瓦細微缺陷的及時發(fā)現(xiàn)對軸瓦的修復和機組的運行起著關(guān)鍵作用,是電廠生產(chǎn)效率、運行效益的保障。滲透檢測應(yīng)根據(jù)部件的運行環(huán)境對潛在缺陷進行分析,選擇合適的滲透時間,靈活應(yīng)用滲透劑的去除方式,以及控制顯像劑噴灑厚度和增加顯像時間,從而提高滲透檢測的靈敏度,確保不發(fā)生危險缺陷漏檢的情況。

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