賀飛雄 王 穎 武永斌 賀康愷

(1.內(nèi)蒙古通威高純晶硅有限公司，內(nèi)蒙古 包頭 014030；2.北京國(guó)電電科院檢測(cè)科技有限公司，北京102209；3.內(nèi)蒙古長(zhǎng)城發(fā)電有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 106200)

某發(fā)電廠汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)有限公司以300MW汽輪機(jī)機(jī)組為基礎(chǔ)改進(jìn)生產(chǎn)的N350-16.7/538/538型亞臨界、自然循環(huán)、一次中間再熱、高中壓合缸、雙缸、雙排汽、單軸、反動(dòng)、凝汽式汽輪機(jī)。在機(jī)組進(jìn)行第二次A級(jí)檢修時(shí)，根據(jù)DL/T438-2016《火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程》要求，依據(jù)DL/T714-2011《汽輪機(jī)葉片超聲波檢驗(yàn)技術(shù)導(dǎo)則》標(biāo)準(zhǔn)，采用表面波檢測(cè)低壓轉(zhuǎn)子葉片葉根，發(fā)現(xiàn)反向次末級(jí)動(dòng)葉片有3片葉片的葉根存在裂紋。

1 葉片基本情況

低壓轉(zhuǎn)子反向次末級(jí)葉片共計(jì)94片，材質(zhì)為0Cr17Ni4Cu4Nb合金，0Cr17Ni4Cu4Nb合金是在Cr17型不銹鋼基礎(chǔ)上加入Cr、Nb等強(qiáng)化元素，并經(jīng)固溶時(shí)有效析出富銅相進(jìn)行強(qiáng)化的沉淀硬化馬氏體不銹鋼[1]。該合金經(jīng)1025～1055℃固溶處理、810～820℃退火緩冷及600～610℃時(shí)效熱處理后，在近700℃仍具有優(yōu)良的強(qiáng)度和韌性匹配性能及良好的耐腐蝕性和抗氧化性，因此廣泛用于制造大型汽輪機(jī)的葉片等重要部件[2-4]。

該機(jī)組于2009年9月投運(yùn)，運(yùn)行52500小時(shí)。葉片葉根結(jié)構(gòu)形式為樅樹(shù)型，詳見(jiàn)圖1。

圖1

汽輪機(jī)反向次末級(jí)葉片以安裝的第一片葉片自定義編號(hào)為#1，依據(jù)DL/T 714-2011《汽輪機(jī)葉片超聲波檢驗(yàn)技術(shù)導(dǎo)則》對(duì)葉片進(jìn)行超聲表面波檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)順時(shí)針第#3、#22、#40葉片葉根1位置存在缺陷反射信號(hào)，缺陷位置見(jiàn)圖1，經(jīng)滲透檢測(cè)、磁粉檢測(cè)復(fù)查，確定信號(hào)為裂紋反射信號(hào)，見(jiàn)圖2～圖4。

圖2 #3葉片磁粉檢測(cè)裂紋磁痕顯示

圖3 #22葉片滲透檢測(cè)裂紋磁痕顯示

圖4 #40葉片滲透檢測(cè)裂紋磁痕顯示

2 低壓轉(zhuǎn)子葉根超聲表面波檢測(cè)過(guò)程

2.1 檢測(cè)面準(zhǔn)備

為減小表面波的衰減和消除一些干擾波，要求表面光潔程度比其他方法要高[5]，對(duì)葉根表面的油污用有機(jī)溶劑進(jìn)行擦拭。

2.2 儀器調(diào)試

采用漢威HS616e超聲波檢測(cè)儀，探頭選用頻率5MHz 6×6mm表面波探頭，采用葉片端部棱邊調(diào)節(jié)探頭延時(shí)，用無(wú)缺陷試件作為對(duì)比試塊測(cè)定檢驗(yàn)靈敏度。檢測(cè)靈敏度為無(wú)缺陷葉根端面反射回波調(diào)節(jié)到屏幕80%，后增益20dB[6]。

2.3 檢測(cè)

葉根表面狀態(tài)為露出金屬光澤，耦合劑采用凡士林，探頭放置位置見(jiàn)圖示5，掃查方式為平行移動(dòng)，如發(fā)現(xiàn)反射回波先用直尺確定反射波位置，后宏觀檢查表面是否是結(jié)構(gòu)、劃痕、污染物引起的反射回波信號(hào)，以排除非缺陷回波反射信號(hào)。

圖5 探頭放置位置

3 檢測(cè)結(jié)果

3.1 #3葉片

#3葉片進(jìn)行超聲波檢驗(yàn)結(jié)果，反射波65.3db如圖6所示；裂紋在葉根R角開(kāi)始延伸，距離葉根棱角與葉身22.8mm；裂紋的長(zhǎng)度17.3mm。把裂紋分成5個(gè)點(diǎn)，從葉根棱角到裂紋進(jìn)行測(cè)量見(jiàn)表1。

圖6 #3葉片進(jìn)行超聲波檢驗(yàn)結(jié)果

3.2 #22葉片

對(duì)#22葉片進(jìn)行超聲波檢驗(yàn)，反射波65.3db如圖7所示；裂紋在葉根R角開(kāi)始延伸，距離葉根棱角與葉身24.24mm；裂紋的長(zhǎng)度17.5mm。把裂紋分成5個(gè)點(diǎn)，從葉根棱角到裂紋進(jìn)行測(cè)量見(jiàn)表1。

圖7 #22葉片進(jìn)行超聲波檢驗(yàn)結(jié)果

3.3 #40葉片

對(duì)#40葉片進(jìn)行超聲波檢驗(yàn)，反射波65.1db如圖8所示；裂紋在葉根R角開(kāi)始延伸，距離葉根棱角與葉身22.41mm；裂紋的長(zhǎng)度26.6mm。把裂紋分成5個(gè)點(diǎn)，從葉根棱角到裂紋進(jìn)行測(cè)量見(jiàn)表1。

圖8 #40葉片進(jìn)行超聲波檢驗(yàn)結(jié)果

表1 葉根棱角到裂紋進(jìn)行測(cè)量結(jié)果

4 小結(jié)

從以上情況分析葉片葉根裂紋最先是從葉片樅樹(shù)形葉根R角頂角偏上側(cè)位置開(kāi)始產(chǎn)生，重點(diǎn)檢測(cè)部位應(yīng)為此部位，采用超聲波表面波檢測(cè)對(duì)垂直于R角頂角裂紋有較高的檢出率。采用磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)輔助驗(yàn)證，對(duì)裂紋的形狀、長(zhǎng)度有直觀性，以增加檢測(cè)的準(zhǔn)確性。葉片的斷裂影響機(jī)組的安全運(yùn)行，預(yù)防性檢查是消除設(shè)備隱患確保機(jī)組安全運(yùn)行的重要手段。采用超聲波表面波檢測(cè)葉片葉根，結(jié)合磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)等表面檢測(cè)輔助驗(yàn)證，對(duì)葉片葉根裂紋有很高檢出準(zhǔn)確率。