低壓汽輪機(jī)葉輪輪緣裂紋的超聲相控陣檢測(cè).pdf

1、隨著對(duì)電力需求的日益增加,我國(guó)開(kāi)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(guó)家。對(duì)于核電站中常見(jiàn)的外包菌型低壓汽輪機(jī)葉輪,由于其長(zhǎng)時(shí)間的高速轉(zhuǎn)動(dòng),容易在輪緣位置形成應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂,帶來(lái)巨大的安全隱患,因此,對(duì)這一復(fù)雜結(jié)構(gòu)上初始裂紋的檢測(cè)有重要的實(shí)際意義。近年來(lái),超聲相控陣技術(shù)由于其顯著的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì),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(cè)的最優(yōu)方法。
　　本文采用超聲相控陣檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)外包菌型低壓汽輪機(jī)葉輪輪緣裂

2、紋缺陷進(jìn)行檢測(cè)。首先,利用無(wú)損檢測(cè)中常用的CIVA仿真平臺(tái)進(jìn)行聲場(chǎng)仿真,完成了方案的設(shè)計(jì),包括檢測(cè)面、探頭及楔塊型號(hào)和掃查方式及角度等參數(shù)的選擇。在此基礎(chǔ)上,仿真實(shí)驗(yàn)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(shí)際檢測(cè),達(dá)到了與仿真實(shí)驗(yàn)相同的效果。
　　針對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)分析后,發(fā)現(xiàn)諸多問(wèn)題有待研究,包括對(duì)葉輪輪緣上微小裂紋缺陷的定位、定向和定量等。本文針對(duì)以上問(wèn)題進(jìn)行了深入的探索,提出了新的方法,并在理論上和實(shí)

3、驗(yàn)中得到了驗(yàn)證,主要包括:
　　1)針對(duì)缺陷定位精度差的問(wèn)題,提出了扇形掃查的校正成像算法。經(jīng)驗(yàn)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(jì)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(jì)算和小波包分析方法對(duì)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(shí)現(xiàn)缺陷角度的估計(jì)。檢測(cè)結(jié)果為計(jì)算被測(cè)對(duì)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(cè)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(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理,簡(jiǎn)單、直觀,并經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其可行性。
　　綜上,本文利用超聲相控陣檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了外包菌型低壓汽輪機(jī)葉輪輪緣裂紋缺陷的檢測(cè),并針對(duì)實(shí)驗(yàn)中遇到的缺陷定位、定向和定量等問(wèn)題提出了扇掃矯正算法、功率譜計(jì)算和小波包分析方法、回波衰減法三種方法,并逐一驗(yàn)證了其可