目前，國(guó)內(nèi)300MW或600MW等級(jí)氫冷汽輪發(fā)電機(jī)組的密封油系統(tǒng)多以雙流環(huán)式為主，其具有氫氣側(cè)與空氣側(cè)油路相對(duì)獨(dú)立運(yùn)行的特點(diǎn)。雙流環(huán)式汽輪發(fā)電機(jī)密封瓦布置于發(fā)電機(jī)的兩端，靠流動(dòng)的高壓油來(lái)密封氫氣，起到防止氫氣泄漏?冷卻與潤(rùn)滑轉(zhuǎn)子的作用，且其合金層形狀多為燕尾槽結(jié)構(gòu)(見(jiàn)下圖，黃色箭頭為高壓油的流動(dòng)方向)。

然而，由于密封油系統(tǒng)的復(fù)雜性加大了運(yùn)行的難度，所以密封瓦磨損脫黏的事故頻發(fā)，我們?cè)撊绾螌?duì)密封瓦脫黏缺陷進(jìn)行有效的檢測(cè)呢？西安熱工研究院有限公司和西安益通熱工技術(shù)服務(wù)有限責(zé)任公司的檢測(cè)人員們嘗試采用超聲相控陣檢測(cè)方法，效果如何呢？我們來(lái)詳細(xì)了解一下。

密封瓦燕尾槽合金層產(chǎn)生脫黏缺陷的原因有：

① 制造過(guò)程中的機(jī)加工切削速度和切削量失控會(huì)使背襯材料存在內(nèi)應(yīng)力，澆鑄前并未去除局部應(yīng)力；

② 背襯材料表面存在毛刺、尖角、裂紋、縮松、夾渣等缺陷，嚴(yán)重影響了結(jié)合面的粗糙度；

③ 背襯材料表面沾污及澆鑄溫度過(guò)低使合金層與基體黏合不良；

④ 在運(yùn)行交變載荷及熱膨脹應(yīng)力的作用下，結(jié)合面處缺陷或局部結(jié)合不良部位的巴氏合金面積發(fā)生擴(kuò)展，并逐漸從襯背上脫落。

密封瓦基體為高錫青銅材料，外部由錫基巴氏合金層(ZSnSb8Cu4)包裹，合金厚度約為3mm。

高壓油分別通過(guò)空氣側(cè)的豎直孔和氫氣側(cè)的斜孔進(jìn)入密封瓦中，并受壓力作用，在密封瓦合金層與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間的縫隙形成油膜，密封作用最重要的區(qū)域位于合金層兩側(cè)，即圖2中B，C，F(xiàn)，D，E，H區(qū)域。因此，密封瓦燕尾槽在制造及運(yùn)行檢測(cè)過(guò)程中，合金層的脫黏缺陷是無(wú)損檢測(cè)的重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域。

針對(duì)合金層脫黏缺陷的檢測(cè)，通常采用直探頭和雙晶直探頭，但由于密封瓦燕尾槽的結(jié)構(gòu)特殊，雙晶直探頭不能在結(jié)合面聚焦，對(duì)于結(jié)合面C，D更是無(wú)法檢測(cè)。

由圖3可以看出，脫黏缺陷回波較難分辨。這是由于當(dāng)合金層厚度范圍在1~5mm時(shí)，合金層界面處于盲區(qū)與近場(chǎng)區(qū)內(nèi)，盲區(qū)內(nèi)缺陷無(wú)法識(shí)別，近場(chǎng)區(qū)內(nèi)缺陷回波易受近場(chǎng)和信噪比的干擾，缺陷極易漏檢。因此，目前對(duì)密封瓦合金層的常規(guī)無(wú)損檢測(cè)方法為表面滲透檢測(cè)，該檢測(cè)方法作為檢查結(jié)合面脫黏缺陷的補(bǔ)充手段，只可對(duì)合金層與瓦背結(jié)合線的表面開(kāi)口型缺陷進(jìn)行檢測(cè)，而對(duì)于更為嚴(yán)重的早期內(nèi)部脫黏缺陷卻無(wú)法檢測(cè)

密封瓦燕尾槽采用超聲相控陣檢測(cè)具有可檢面多、檢出率高的優(yōu)點(diǎn)。這是由于超聲相控陣的多個(gè)壓電晶片按一定的規(guī)律分布排列，通過(guò)設(shè)定相應(yīng)的聚焦法則，逐次按預(yù)先規(guī)定的延遲時(shí)間激發(fā)各個(gè)晶片，使入射超聲波形成一個(gè)整體波陣面，有效地控制發(fā)射聲束(波陣面)的形狀和方向(見(jiàn)下圖)，實(shí)現(xiàn)超聲波波束的偏轉(zhuǎn)與聚焦，提高缺陷的檢出率；并可以根據(jù)需要設(shè)置超聲波入射角度范圍，對(duì)常規(guī)超聲方法難以檢測(cè)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和受限區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)。

密封瓦合金層檢測(cè)時(shí)可以利用超聲相控陣的聚焦功能，使用線陣探頭，對(duì)結(jié)合面C，D深度位置進(jìn)行聚焦，實(shí)現(xiàn)該區(qū)域的掃查檢測(cè)。超聲波聲束由巴氏合金層進(jìn)入銅基體，在合金層與銅基體界面(B，E結(jié)合面)發(fā)生透射與反射，一次反射回波被探頭接收形成一次界面波圖像；一次透射波穿過(guò)銅基體，并在銅基體與合金層的界面(C，D結(jié)合面)再次發(fā)生透射與反射，二次反射回波形成二次界面波圖像，二次透射波最終到達(dá)底面，形成底面回波圖像。

密封瓦燕尾槽合金層產(chǎn)生脫黏缺陷的原因有：

① 制造過(guò)程中的機(jī)加工切削速度和切削量失控會(huì)使背襯材料存在內(nèi)應(yīng)力，澆鑄前并未去除局部應(yīng)力；

② 背襯材料表面存在毛刺、尖角、裂紋、縮松、夾渣等缺陷，嚴(yán)重影響了結(jié)合面的粗糙度；

③ 背襯材料表面沾污及澆鑄溫度過(guò)低使合金層與基體黏合不良；

④ 在運(yùn)行交變載荷及熱膨脹應(yīng)力的作用下，結(jié)合面處缺陷或局部結(jié)合不良部位的巴氏合金面積發(fā)生擴(kuò)展，并逐漸從襯背上脫落。

文章題目：汽輪發(fā)電機(jī)密封瓦燕尾槽的超聲相控陣檢測(cè)
標(biāo)題路徑：http://www.muchs.cn/hangye/fadianji/n55902.html

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