淺析火力發(fā)電廠汽輪機(jī)的軸瓦無損檢測技術(shù)

中煤新集利辛發(fā)電有限公司 劉昌禎

1 引言

汽輪機(jī)軸瓦質(zhì)量對汽輪機(jī)機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性有重要影響，而無損檢測技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)S瓦制造、加工、運(yùn)行等過程進(jìn)行檢測，以判斷是否出現(xiàn)質(zhì)量問題和運(yùn)行故障，方便工作人員及時(shí)進(jìn)行故障處理和維護(hù)[1]。無損檢測技術(shù)的有效應(yīng)用能夠更好地保障軸瓦質(zhì)量，提高汽輪機(jī)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。現(xiàn)階段火力發(fā)電廠工作人員還應(yīng)該對軸瓦結(jié)構(gòu)及作用進(jìn)行全面掌握，認(rèn)識(shí)到無損檢測技術(shù)的重要性，明確無損檢測技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)，并針對檢測工作及汽輪機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行方面制定相應(yīng)的措施，進(jìn)一步保證汽輪機(jī)軸瓦質(zhì)量，促進(jìn)汽輪機(jī)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電廠安全生產(chǎn)。

2 火力發(fā)電廠汽輪機(jī)軸瓦結(jié)構(gòu)及作用分析

汽輪機(jī)軸瓦主要使用鋼鐵材質(zhì)鑄造制作而成，汽輪機(jī)軸瓦的內(nèi)表面需要澆筑一層烏金材料，在內(nèi)表層形成一層五金復(fù)合層，保護(hù)軸瓦。汽輪機(jī)軸瓦主要包括徑向支撐的軸承軸瓦和軸向推力的軸承軸瓦[2]。徑向支撐的軸承軸瓦，能夠?yàn)檗D(zhuǎn)子等提供支撐力，確定發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子鏡像位置，以保證氣缸中心與軸承中心一致。軸向推力的軸承軸瓦，能夠?yàn)樵O(shè)備轉(zhuǎn)子軸向推力作用提供支撐，確定設(shè)備轉(zhuǎn)子軸向位置，確保轉(zhuǎn)子與靜止部分保持軸向空間縫隙[3]。汽輪機(jī)軸瓦，自身質(zhì)量可以直接影響汽輪機(jī)設(shè)備整體運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，為此火力發(fā)電廠工作人員應(yīng)該加強(qiáng)對軸瓦質(zhì)量的重視度，做好無損檢測工作，保證軸瓦質(zhì)量的基礎(chǔ)上使軸瓦運(yùn)行性能更加穩(wěn)定，推動(dòng)汽輪機(jī)機(jī)組安全運(yùn)行，以提高火力發(fā)電廠生產(chǎn)效率與質(zhì)量。汽輪機(jī)軸瓦結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 汽輪機(jī)軸瓦結(jié)構(gòu)

3 火力發(fā)電廠汽輪機(jī)軸瓦無損檢測技術(shù)的應(yīng)用

3.1 汽輪機(jī)軸瓦無損滲透檢測技術(shù)

滲透檢測技術(shù)是汽輪機(jī)軸瓦檢測中較為常見的技術(shù)，借助毛細(xì)作用，能夠?qū)S瓦存在的缺陷進(jìn)行全面檢測，以評估設(shè)備質(zhì)量，采取針對性對策處理[4]。滲透檢測技術(shù)主要檢測部位是軸瓦合金表面、合金與基體結(jié)合部位，而軸瓦這些部位常見的缺陷問題主要為表面澆筑缺陷、結(jié)合部位脫開缺陷。所以為保證滲透檢測技術(shù)的應(yīng)用效果，準(zhǔn)確檢測出軸瓦存在的質(zhì)量缺陷問題，還需要掌握該技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)，明確注意事項(xiàng)，做好以下各項(xiàng)操作內(nèi)容。

一是清潔表面。軸瓦加工及運(yùn)行等階段，受冷卻液、潤滑油等物質(zhì)的影響，使得滲透劑難以充分滲入缺陷部位，導(dǎo)致顯像不清晰，檢測結(jié)果不準(zhǔn)確，所以在滲透檢測技術(shù)應(yīng)用前，需要對軸瓦表面進(jìn)行清潔。使用合適的清潔劑對軸瓦表面進(jìn)行清潔，還可以在清潔后，使用顯像劑先進(jìn)行顯像操作，將缺陷部分存余雜質(zhì)進(jìn)行吸附清除，以提高檢測準(zhǔn)確性。

二是滲透。滲透過程中應(yīng)該保證軸瓦表面具有一定濕潤度，可以選擇涂刷的方法補(bǔ)充施加滲透劑，這樣不僅利于工作人員清理表面，還可以減少污染面積，確保滲透到位，滲透過程時(shí)間應(yīng)大于15min。

三是后清洗。在后清洗時(shí)，工作人員應(yīng)避免直接在軸瓦檢測表面噴施清洗劑，應(yīng)使用不掉屑的紙巾或棉布，沿同一方向?qū)S瓦檢測表面進(jìn)行擦拭，以保證清洗質(zhì)量。

四是顯像和觀察。在滲透完成后，工作人員需要通過顯像觀察評估判定軸瓦表面質(zhì)量狀況。但需要注意清洗后通常干燥5min 可以顯像。工作人員應(yīng)該從開始顯像時(shí)進(jìn)行觀察，觀察10min 可以對軸瓦表面質(zhì)量狀況進(jìn)行判定評估，并完成相應(yīng)的記錄。

五是后處理。在滲透檢測工作全部完成后，工作人員還需要及時(shí)進(jìn)行最后的處理工作，避免殘留顯像劑等物質(zhì)留于軸瓦表面，使得表面長期受環(huán)境等因素的影響，而出現(xiàn)腐蝕問題，引發(fā)更為嚴(yán)重的后果。在處理結(jié)束時(shí)工作人員也要再次進(jìn)行檢查，保證軸瓦表面徹底清理干凈。

運(yùn)用滲透檢測技術(shù)過程中，工作人員還應(yīng)該正確辨別由于表面損傷造成的偽顯示，滲透驗(yàn)收指標(biāo)也可以參照J(rèn)B/T4742規(guī)范，以合理判斷不同等級的超聲缺陷[5]。

3.2 汽輪機(jī)軸瓦無損超聲波檢測技術(shù)

超聲波檢測技術(shù)也是軸瓦無損檢測中應(yīng)用效果較好的一項(xiàng)技術(shù)，工作人員按無損檢測規(guī)程，參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，開展超聲波檢測工作。而該技術(shù)的應(yīng)用階段主要包括軸瓦澆筑粗加工后，軸瓦精加工前及軸瓦在役檢測3個(gè)環(huán)節(jié)，針對3個(gè)環(huán)節(jié)作出分析：一是軸瓦澆筑粗加工后。主要是對錫基合金的澆筑結(jié)合質(zhì)量進(jìn)行檢測，錫基合金澆筑后厚度應(yīng)有10cm左右，且軸瓦形狀相對規(guī)則，有利于檢測判斷。二是軸瓦精加工后。主要是對巴氏合金質(zhì)量進(jìn)行檢測。軸瓦精加工過程中影響因素較多，需要檢測才能夠有效判斷精加工對巴氏合金的質(zhì)量產(chǎn)生影響，以及因精加工而出現(xiàn)新未結(jié)合區(qū)。三是軸瓦在役檢測。超聲波檢測技術(shù)的應(yīng)用主要是檢測軸瓦運(yùn)行過程中存在的缺陷問題，以及缺陷的運(yùn)行變化狀況。無損超聲波檢測技術(shù)如圖2所示。

圖2 無損超聲波檢測技術(shù)

軸瓦超聲波檢測通常需要從合金一側(cè)將底波調(diào)整至一定高度，再根據(jù)多次反射情況對結(jié)合質(zhì)量等進(jìn)行判斷，并將第N次反射波降至一定高度時(shí)探頭的中心位置定位未結(jié)合區(qū)的邊界。

4 提高軸瓦質(zhì)量及汽輪機(jī)機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性的相關(guān)措施

4.1 做好前期準(zhǔn)備工作

為保證無損檢測技術(shù)的應(yīng)用效果，還應(yīng)該做好前期準(zhǔn)備工作，針對兩種檢測技術(shù)作出具體分析。一是超聲波檢測技術(shù)準(zhǔn)備環(huán)節(jié)。首先對檢測工具材料的規(guī)格尺寸等進(jìn)行合理選擇，如探頭規(guī)格、晶片尺寸等，探頭可以選擇單直探頭，晶片可以選擇10mm小晶片探頭，以及對檢測儀器設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，如超聲波檢測頻率、儀器檢測靈敏度等，像超聲波檢測率應(yīng)調(diào)節(jié)控制在2.5～5MHz，儀器檢測靈敏度應(yīng)該以軸瓦底波等于滿幅度的80dB再增益20dB 為檢測靈敏度。其次按檢測要求及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，正確安裝各個(gè)檢測工具及儀器設(shè)備。二是滲透檢測技術(shù)準(zhǔn)備環(huán)節(jié)。首先也需要對檢測工具材料、檢測儀器等進(jìn)行合理選擇、正確安裝，其次需要在檢測前對軸瓦表面進(jìn)行清潔，以及選擇鋁合金試塊等，對滲透探傷劑及檢測工藝等進(jìn)行檢驗(yàn)，以保證符合檢測要求。另外，相比滲透檢測技術(shù)，超聲波檢測技術(shù)所獲得檢測結(jié)果更為精準(zhǔn)，所以在實(shí)際應(yīng)用過程中，檢測人員可以根據(jù)汽輪機(jī)軸瓦檢測要求和實(shí)際情況，將兩種技術(shù)結(jié)合運(yùn)用，從而提高軸瓦無損檢測結(jié)果的精準(zhǔn)性、完整性和全面性。

4.2 制定完善的檢測制度

規(guī)范有序開展汽輪機(jī)軸瓦無損檢測工作，才能夠保證檢測技術(shù)的應(yīng)用效果，提高檢測水平，以準(zhǔn)確判斷軸瓦缺陷問題。所以還需要根據(jù)不同的檢測技術(shù)、汽輪機(jī)軸瓦無損檢測要求等方面，結(jié)合檢測環(huán)境等，制定完善合理的檢測制度。對檢測流程、檢測工藝、檢測內(nèi)容等進(jìn)行明確規(guī)定，落實(shí)責(zé)任制，確保檢測人員能夠了解自身工作職責(zé)。同時(shí)相關(guān)制度制定后需要加強(qiáng)落實(shí)，應(yīng)由管理人員對檢測人員的工作行為進(jìn)行監(jiān)督管理，保證檢測技術(shù)應(yīng)用規(guī)范合理，并及時(shí)對檢測過程中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行解決控制，以及找到對應(yīng)負(fù)責(zé)人進(jìn)行處罰。這樣通過完善的制度為檢測工作的開展提供支撐保障，才能夠保證檢測質(zhì)量，提高檢測結(jié)果的精準(zhǔn)性。

4.3 提高人員檢測能力

汽輪機(jī)軸瓦無損檢測工作內(nèi)容工序較多，且不同的檢測技術(shù)對應(yīng)的檢測工具、檢測要點(diǎn)、檢測流程等各異，檢測人員需具備較強(qiáng)的能力水平，才能夠有效操作應(yīng)用檢測技術(shù)。首先根據(jù)檢測技術(shù)類型、軸瓦無損檢測要求等，制定培訓(xùn)計(jì)劃，檢測人員通過培訓(xùn)學(xué)習(xí)能夠?qū)S瓦無損檢測技術(shù)要點(diǎn)、操作方法等知識(shí)技能進(jìn)行掌握運(yùn)用，提高檢測能力。其次需要對檢測人員的培訓(xùn)情況及日常工作進(jìn)行定期考核評分，并根據(jù)考核結(jié)果，按考核制度予以相應(yīng)的處罰或獎(jiǎng)勵(lì)，在約束檢測人員的同時(shí)提高人員工作積極性。另外，也應(yīng)該對檢測人員的工作態(tài)度、思想認(rèn)知等方面進(jìn)行指導(dǎo)教育，提高檢測人員的綜合素養(yǎng)水平，更好地保證檢測工作順利開展。

4.4 及時(shí)修復(fù)軸瓦缺陷

汽輪機(jī)軸瓦無損檢測技術(shù)應(yīng)用階段，對于檢測出的缺陷問題，應(yīng)該及時(shí)根據(jù)缺陷問題的具體情況制定相應(yīng)的修復(fù)處理方法，以保證軸瓦質(zhì)量，保證汽輪機(jī)機(jī)組整體運(yùn)行安全穩(wěn)定性。常見的缺陷包括表面澆筑缺陷、結(jié)合部位脫開缺陷等，而針對這些缺陷問題主要采取整體澆鑄和局部補(bǔ)焊兩種方法，但相比之下局部補(bǔ)焊方法更優(yōu)，整體澆鑄成本較低，且可以在現(xiàn)場直接進(jìn)行修復(fù)。整體澆鑄時(shí)維修人員需要清理瓦胎，通過掛錫提高軸承合金對瓦胎的附著力，選擇灰白色合金作為補(bǔ)焊軸承合金，按補(bǔ)焊要求有序進(jìn)行軸承合金的補(bǔ)焊，對補(bǔ)焊溫度、次數(shù)、速度等進(jìn)行有效控制。補(bǔ)焊結(jié)束后需要使用刮削方式將軸瓦恢復(fù)至原始尺寸，以保證修復(fù)后的軸瓦符合要求。最后維修人員需要再次借助無損檢測技術(shù)進(jìn)行檢測，直至軸瓦質(zhì)量滿足要求，無缺陷問題。

4.5 注重現(xiàn)場檢查記錄

為降低軸瓦缺陷問題的發(fā)生率，不僅需要對制作過程進(jìn)行質(zhì)量控制，還應(yīng)在汽輪機(jī)軸瓦運(yùn)行階段加強(qiáng)監(jiān)督管理。檢測人員能夠定期進(jìn)行現(xiàn)場檢查工作，做好每一項(xiàng)記錄，及時(shí)掌握汽輪機(jī)軸瓦及機(jī)組整體運(yùn)行狀況，便于第一時(shí)間作出應(yīng)對措施，保證軸瓦質(zhì)量和汽輪機(jī)機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性。

4.6 積極運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)

在汽輪機(jī)軸瓦無損檢測工作開展階段、汽輪機(jī)機(jī)組運(yùn)行階段等相關(guān)階段，都應(yīng)加強(qiáng)先進(jìn)技術(shù)的運(yùn)用效果，能夠利用互聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)等手段進(jìn)一步提高汽輪機(jī)軸瓦無損檢測水平，便于管理人員全方面實(shí)時(shí)了解汽輪機(jī)機(jī)組運(yùn)行工況。同時(shí)也需加強(qiáng)對無損檢測技術(shù)的研發(fā)創(chuàng)新力度，在未來發(fā)展階段能夠應(yīng)用更先進(jìn)完善的無損檢測技術(shù)，提升檢測結(jié)果的精準(zhǔn)性，為軸瓦質(zhì)量及汽輪機(jī)機(jī)組安全運(yùn)行提供保障。

5 結(jié)語

無損檢測技術(shù)的有效應(yīng)用能夠準(zhǔn)確判斷汽輪機(jī)軸瓦質(zhì)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)軸瓦存在的缺陷問題，以進(jìn)行修復(fù)處理，為汽輪機(jī)機(jī)組整體安全運(yùn)行提供推力保障。所以，應(yīng)該加強(qiáng)對軸瓦無損檢測技術(shù)的重視度，對類型、應(yīng)用要點(diǎn)、操作方法等進(jìn)行了解掌握，并通過做好前期準(zhǔn)備工作、制定完善檢測制度、開展人員培訓(xùn)、及時(shí)修復(fù)軸瓦缺陷、注重現(xiàn)場檢查記錄等方式不斷優(yōu)化無損檢測技術(shù)應(yīng)用過程，提高檢測水平，降低設(shè)備故障率，更好地保障軸瓦質(zhì)量和汽輪機(jī)機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定安全性。