低壓汽輪機(jī)葉輪輪緣裂紋的超聲相控陣檢測.pdf

1、隨著對電力需求的日益增加,我國開始大力發(fā)展核電產(chǎn)業(yè),現(xiàn)已成為世界上在建核電機(jī)組最多的國家。對于核電站中常見的外包菌型低壓汽輪機(jī)葉輪,由于其長時間的高速轉(zhuǎn)動,容易在輪緣位置形成應(yīng)力腐蝕開裂,帶來巨大的安全隱患,因此,對這一復(fù)雜結(jié)構(gòu)上初始裂紋的檢測有重要的實際意義。近年來,超聲相控陣技術(shù)由于其顯著的特點(diǎn)及優(yōu)勢,廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域,尤其在復(fù)雜結(jié)構(gòu)試件中,是缺陷檢測的最優(yōu)方法。
　　本文采用超聲相控陣檢測系統(tǒng)對外包菌型低壓汽輪機(jī)葉輪輪緣裂

2、紋缺陷進(jìn)行檢測。首先,利用無損檢測中常用的CIVA仿真平臺進(jìn)行聲場仿真,完成了方案的設(shè)計,包括檢測面、探頭及楔塊型號和掃查方式及角度等參數(shù)的選擇。在此基礎(chǔ)上,仿真實驗的缺陷響應(yīng),證明了方案的可行性。最后,在加工的模擬試塊上進(jìn)行實際檢測,達(dá)到了與仿真實驗相同的效果。
　　針對實驗結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)分析后,發(fā)現(xiàn)諸多問題有待研究,包括對葉輪輪緣上微小裂紋缺陷的定位、定向和定量等。本文針對以上問題進(jìn)行了深入的探索,提出了新的方法,并在理論上和實

3、驗中得到了驗證,主要包括:
　　1)針對缺陷定位精度差的問題,提出了扇形掃查的校正成像算法。經(jīng)驗證,該算法可直觀地剔除偽缺陷,并且在缺陷定位方面,較之聲程計算法和儀器自帶的扇掃校正法準(zhǔn)確度更高。
　　2)提出了功率譜計算和小波包分析方法對初始裂紋缺陷的方向性特征(偏轉(zhuǎn)角度)進(jìn)行區(qū)分,并擬合出聲束軸線與缺陷夾角和高頻帶所占能量之間的關(guān)系曲線作為參考標(biāo)準(zhǔn),以實現(xiàn)缺陷角度的估計。檢測結(jié)果為計算被測對象所受應(yīng)力、裂紋擴(kuò)展方向和工作壽

4、命提供了依據(jù),并為提高缺陷定量精度提供了可能。
　　3)根據(jù)低壓汽輪機(jī)葉輪輪緣的特殊結(jié)構(gòu)與檢測要求,提出一種新的裂紋缺陷定量方法——回波衰減法,該方法避免了繁瑣的計算機(jī)數(shù)據(jù)處理,簡單、直觀,并經(jīng)實驗驗證了其可行性。
　　綜上,本文利用超聲相控陣檢測技術(shù)實現(xiàn)了外包菌型低壓汽輪機(jī)葉輪輪緣裂紋缺陷的檢測,并針對實驗中遇到的缺陷定位、定向和定量等問題提出了扇掃矯正算法、功率譜計算和小波包分析方法、回波衰減法三種方法,并逐一驗證了其可