汽輪機(jī)葉片表面裂紋檢查方法及影響因素

王慶和

（大慶石化公司檢測(cè)公司，黑龍江 大慶 163714）

汽輪機(jī)葉片表面裂紋檢查方法及影響因素

王慶和

（大慶石化公司檢測(cè)公司，黑龍江 大慶 163714）

汽輪機(jī)的應(yīng)用逐漸涉及到了多缸、多轉(zhuǎn)子、大容量這幾個(gè)方面，對(duì)葉片的強(qiáng)度有了更高的要求，汽輪機(jī)葉片的工作環(huán)境越來(lái)的越惡劣。伴隨著汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)、它的抗勞損能力和使用壽命都在不斷地下降，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)汽輪機(jī)表面出現(xiàn)裂紋的現(xiàn)象。本文介紹了當(dāng)前主要用到的兩種葉片裂紋檢測(cè)方法及其影響因素。

汽輪機(jī)葉片；裂紋檢查；探傷；方法選擇

汽輪機(jī)在工作中出現(xiàn)表面裂紋有著多種原因，例如葉片的結(jié)構(gòu)、材料、工作的頻率、加工的工藝、運(yùn)行的環(huán)境等原因都有可能造成汽輪機(jī)葉片表面的裂紋出現(xiàn)。以下根據(jù)多年從事汽輪機(jī)的檢修經(jīng)驗(yàn)，對(duì)主要的兩種檢查方法以及影響進(jìn)行分析研究。

1 肉眼檢查法

1.1 裂紋出現(xiàn)的位置

（1）沖動(dòng)式葉輪機(jī)葉片。發(fā)生裂紋的部位通常在：葉片根部的輪槽里、葉片根部輪槽的上汽部分、葉片中部的表面、拉筋孔的位置、葉片的頂部的位置等，比如鉚釘頭、圍帶和自帶覆環(huán)等部位，見(jiàn)圖1。

圖1

（2）反動(dòng)式葉輪機(jī)葉片。這種類(lèi)型的葉片裂紋通常出現(xiàn)在：葉片靠上部分的出汽面、葉根上方的2/3 或者 3/4 位置以及葉片出氣孔拉筋的部位，如圖2所示。

1.2 肉眼檢測(cè)的主要部位

（1）沖動(dòng)式機(jī)輪葉片。這樣葉片的葉輪機(jī)，應(yīng)該將檢測(cè)重點(diǎn)放在出汽面的根部及自帶覆環(huán)處和帶覆環(huán)的部位，還應(yīng)該重點(diǎn)的對(duì)出汽面的根部、拉筋孔的橫向面以及覆環(huán)鉚釘孔等位置進(jìn)行檢查。

（2）反動(dòng)式機(jī)輪葉片。出汽面的根部、從葉根根部到 2/3 或者 3/4 處的出汽面的位置是這樣的葉片的檢查重點(diǎn)。在進(jìn)汽面的部分，一定要重點(diǎn)對(duì)低壓轉(zhuǎn)子末級(jí)葉片頂部鑲焊的有司太立臺(tái)金的硬化層進(jìn)行檢查。

圖2

（3）檢查方法。首先用噴砂的方法對(duì)汽轉(zhuǎn)子進(jìn)行處理，然后將其放置在可以轉(zhuǎn)動(dòng)的擱架上，以便在檢查的時(shí)候能夠旋轉(zhuǎn)。可以將葉輪分成六個(gè)等份，對(duì)每個(gè)等份依次進(jìn)行檢查。在檢查的時(shí)候要對(duì)零件進(jìn)行照明，檢查的順序從葉片的根部向上到拉筋、覆環(huán)、鉚釘頭。如果發(fā)現(xiàn)裂紋，要對(duì)可疑處用砂紙進(jìn)行打磨。如果是劃痕，打磨后就會(huì)消失，如果是裂紋，越打磨就會(huì)越清晰,通過(guò)這些極其細(xì)致的檢查方法讓整個(gè)的葉片上的裂痕等暴露，保證不會(huì)有遺漏的部位。通常情況，如果零件出現(xiàn)裂紋，通過(guò)著色法，可發(fā)現(xiàn)零件背腹會(huì)出現(xiàn)紅色的線紋。在對(duì)葉片檢查的時(shí)候，首先用肉眼直接進(jìn)行觀察，如果葉片發(fā)生斷落，要將斷落的部分保護(hù)好，以便進(jìn)一步做頻率方面的分析。想要對(duì)損傷的原因進(jìn)行進(jìn)一步研究，要對(duì)發(fā)生裂紋的部位進(jìn)行金相分析、硬度測(cè)試和電鏡檢查。有的情況還要進(jìn)行材料成份的分析和機(jī)械性能的試驗(yàn)。對(duì)于那些有損傷和斷紋的葉片，在摩擦的時(shí)候一定要小心謹(jǐn)慎，在檢查的時(shí)候要仔細(xì)耐心，對(duì)于有可能發(fā)展成為斷紋的要及時(shí)的進(jìn)行處理，防止發(fā)展成更難處理的斷裂。對(duì)于那些形狀變形的葉片，先要對(duì)其加熱整形。整形的時(shí)候要根據(jù)葉片的材料進(jìn)行溫度的控制，不要因?yàn)闇囟冗^(guò)高而造成葉片的過(guò)硬現(xiàn)象，如果出現(xiàn)這種情況要對(duì)其進(jìn)行回火。

1.3 實(shí)例分析

對(duì)機(jī)配鍋臺(tái)進(jìn)行檢修時(shí)，在低壓1汽的轉(zhuǎn)子的第 22級(jí)葉片處發(fā)現(xiàn)從門(mén)起第 45片葉片存在裂紋，它的葉片是反動(dòng)式葉片，長(zhǎng)度為 255mm，從葉片的頂端距離裂紋有 90mm 的長(zhǎng)度，背面的弧度大約有 58mm，出汽面的裂紋達(dá)到了 35mm，是弧長(zhǎng)的 3/5。葉片從裂紋到斷裂的形成，包括了四個(gè)階段。

（1）隱患型的階段。這樣的裂紋不但非常的細(xì)小，而且十分的短，如果僅憑肉眼去看很難發(fā)現(xiàn)，要通過(guò)放大鏡才看的出來(lái)。一般使用磁探傷才能有較好的觀察效果，能夠更好的檢查出有隱患的部位。

（2）細(xì)線型的階段。這樣類(lèi)型的裂紋，一般肉眼就能夠發(fā)現(xiàn)，但是發(fā)現(xiàn)之后一定要使用著色的方法進(jìn)行證實(shí)，保證不會(huì)出現(xiàn)不必要的差錯(cuò)。

（3）粗線型的階段。不需要使用著色法進(jìn)行驗(yàn)證，肉眼查看即可。

（4）斷裂型的階段。裂紋從細(xì)小逐漸變粗，最后發(fā)展成為斷紋。從細(xì)小發(fā)展到斷紋的這一步驟所需要的時(shí)間計(jì)做1，那么從各個(gè)斷紋類(lèi)型的發(fā)展上來(lái)看：隱患型的裂紋，它的發(fā)展比較緩慢，只有1/2 左右；從裂紋發(fā)展到細(xì)線的過(guò)程大概的時(shí)間為3/4；裂紋發(fā)展成粗線的過(guò)程大概用了 3/16；粗線發(fā)展到斷裂則用了 1/6。

1.4 分析

由此可見(jiàn)，葉片存在裂紋的階段只有三種。隱患型、細(xì)線型和粗線型，而對(duì)于前兩種的檢測(cè)一定要仔細(xì)認(rèn)真，不然會(huì)導(dǎo)致發(fā)展成斷裂難以處理。在進(jìn)行維修時(shí)，對(duì)于葉片的檢測(cè)首先要用肉眼的方法，這樣可以將初期的裂紋發(fā)展階段進(jìn)行處理，防止其進(jìn)一步發(fā)展，造成更大的損失。

2 滲透探傷法

2.1 滲透探傷過(guò)程

對(duì)零件進(jìn)行滲透探傷的步驟相對(duì)復(fù)雜，主要分為六個(gè)步驟，包括表面的預(yù)處理、清洗、滲透、清洗去除、干燥、顯像和檢驗(yàn)。

（1）葉片表面的預(yù)處理。滲透探傷的原理和人體的毛細(xì)血管異曲同工。這一步驟通過(guò)使用具有很強(qiáng)滲透作用的液體對(duì)臨建表面進(jìn)行處理,液體滲入到零件表面縫隙之后，經(jīng)通過(guò)后續(xù)的處理，能夠?qū)⑷毕莸暮圹E顯露出來(lái)。但是在進(jìn)行滲透之前，要對(duì)零件的表面進(jìn)行一個(gè)預(yù)先的處理,對(duì)零件表面進(jìn)行一個(gè)清潔，將污漬去除。這一步驟應(yīng)該按照標(biāo)準(zhǔn)NB/T47013.5—2015 的規(guī)定來(lái)進(jìn)行。

（2）滲透。滲透就是對(duì)零件施加滲透液 ,但是在施加滲透液的過(guò)程要注意施加的時(shí)間和溫度。滲透的步驟應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn) NB/T47013.5—2015 規(guī)定執(zhí)行。

（3）去除。去除就是將零件表面的滲透液清除干凈，但是不能夠?qū)⒘鸭y中的滲透液誤清出來(lái)。在清潔的時(shí)候既不能夠清潔不到位也不能夠過(guò)度清潔。在去除的時(shí)候使用薄型無(wú)毛衛(wèi)生紙蘸清洗劑向著一個(gè)方向進(jìn)行擦拭，直到將零件表面的清潔液都清理干凈。但是，一定不要用清潔溶液直接對(duì)零件進(jìn)行沖洗，這樣往往會(huì)導(dǎo)致清潔的過(guò)度，將縫隙中的滲透液都清潔了出來(lái)；另外，在清潔的過(guò)程中一定要沿著一個(gè)方向進(jìn)行擦拭，切忌多個(gè)方向擦拭。

（4）顯像。這一過(guò)程是將裂紋處的滲透液通過(guò)顯像劑滲透出來(lái)，從而能夠得到清楚的裂紋圖像。在進(jìn)行這一步驟之前，要先搖一搖顯像劑，讓顯像劑能夠得到充分的溶解，噴涂的時(shí)候能夠更均勻。在噴涂的時(shí)候也要注意調(diào)節(jié)，使噴涂形成一個(gè)均勻的膜。噴涂的時(shí)候要與零件表面有一個(gè)夾角，最好距離零件表面 500mm。

（5） 檢 驗(yàn)。 標(biāo) 準(zhǔn) NB/T47013.5—2015 規(guī) 定 :對(duì)檢測(cè)樣品施加溶劑之后，應(yīng)該在 7～ 15分鐘內(nèi)進(jìn)行觀察，但是在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，如果觀察的現(xiàn)象不明顯，可以適當(dāng)?shù)膶r(shí)間進(jìn)行延長(zhǎng)。進(jìn)行滲透探傷要求在白光的條件下進(jìn)行，而且要保證白光有一定的強(qiáng)度，這樣即使葉片有細(xì)微的裂痕也能夠檢查出來(lái)，在對(duì)零件檢測(cè)的時(shí)候亮度要達(dá)到 350xl，并且觀察的時(shí)候要使用放大鏡。

2.2 檢驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn) NB/T47013.5—2015，通過(guò)上述的檢驗(yàn)方法進(jìn)行檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)檢測(cè)的葉片部位出現(xiàn)了4條裂紋，最長(zhǎng)的裂紋達(dá)到了 35mm 之多。由此發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使用溶劑滲透的方法去除裂紋，這樣的方法非常的簡(jiǎn)便、快捷，對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)行能夠起到一個(gè)非常好的保障作用。

3 結(jié)語(yǔ)

汽輪機(jī)在工作中出現(xiàn)表面裂紋有多種原因，例如葉片的結(jié)構(gòu)、材料、工作的頻率、加工的工藝、運(yùn)行的環(huán)境等原因都有可能造成汽輪機(jī)葉片表面的裂紋出現(xiàn)。汽輪機(jī)一定要定期進(jìn)行檢查，對(duì)裂紋進(jìn)行防治，避免造成更大的損失。

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