陳俊曄

(1. 上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，上海 200240；2. 上海電氣電站設(shè)備有限公司發(fā)電機(jī)廠，上海 200240)

汽輪發(fā)電機(jī)修理線圈接頭焊縫超聲波檢測(cè)研究

陳俊曄1，2

(1. 上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，上海 200240；2. 上海電氣電站設(shè)備有限公司發(fā)電機(jī)廠，上海 200240)

介紹了使用超聲波檢測(cè)對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)修理線圈接頭焊縫的無(wú)損檢測(cè)方法，通過(guò)對(duì)比試塊及焊接試樣驗(yàn)證了此方法的可靠性。解決了汽輪發(fā)電機(jī)修理線圈接頭焊縫的檢測(cè)需求。

汽輪發(fā)電機(jī)；修理線圈；接頭；無(wú)損檢測(cè)；超聲波檢測(cè)

0 引言

目前發(fā)電機(jī)修理線圈接頭采用了一種階梯狀的銅質(zhì)材料，與股線通過(guò)釬焊的方式連接。為保證焊接質(zhì)量，需采用無(wú)損檢測(cè)中的超聲波檢測(cè)方法來(lái)檢測(cè)定子線棒修理線圈接頭的焊縫質(zhì)量，并通過(guò)對(duì)比試塊及特制焊接試樣進(jìn)行了有效性測(cè)試。

1 超聲波脈沖反射法原理

超聲波脈沖反射法是利用超聲波脈沖在介質(zhì)內(nèi)傳播的過(guò)程中，遇到有聲阻抗值相差比較大的兩種介質(zhì)界面時(shí)，絕大多數(shù)聲能發(fā)生反射的原理進(jìn)行檢測(cè)的方法。采用一個(gè)包含有發(fā)射和接收器件的探頭，接收的信號(hào)顯示在熒光屏上，根據(jù)缺陷反射波的高低來(lái)判斷其在基軸上的位置大小及其方位。

2 試驗(yàn)儀器

實(shí)驗(yàn)采用汕頭產(chǎn)型號(hào)為CTS-2200超聲波探傷儀(圖1)；采用與產(chǎn)品相同材料及尺寸的階梯型銅塊作為參考試塊(圖2)；探頭采用5 MHz的K5K探頭(圖3)，探頭直徑為6.4 mm。

圖1 CTS-2200超聲波探傷儀

圖2 參考試塊

圖3 K5K探頭

3 檢測(cè)方法及過(guò)程

1) 用一個(gè)6.4 mm直徑，5 MHz探頭且足夠長(zhǎng)的延遲線可以獲得檢測(cè)區(qū)域外的多次反射。

2) 在線夾表面使用6.4 mm的網(wǎng)格。距離股線端部9.7 mm出現(xiàn)臺(tái)階，因此一排網(wǎng)格越過(guò)臺(tái)階時(shí)將產(chǎn)生兩個(gè)不同深度的反射訊號(hào)。

3) 用適當(dāng)金屬厚度的階梯楔塊或用相同結(jié)構(gòu)完好的未釬焊線夾進(jìn)行校準(zhǔn)，在薄的部位校準(zhǔn)后檢測(cè)線夾薄的部分，然后在厚的部位重新校準(zhǔn)后檢測(cè)線夾厚的部分。設(shè)置底波反射在屏高的80%。

4) 記錄檢測(cè)時(shí)每個(gè)部分的增益設(shè)置。

5) 檢測(cè)每個(gè)網(wǎng)格位置并且使網(wǎng)格中線夾與股線界面反射訊號(hào)達(dá)到最大值。有些掃描是允許的。記錄界面反射訊號(hào)。

6) 驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)是建立于反射訊號(hào)在屏高不超過(guò)在探頭有效范圍內(nèi)顯示一個(gè)未粘合股線的數(shù)值。給定股線厚度的最大可接受屏高可用表1和圖4確定，或者如下計(jì)算而確定：

H=A未粘合×CH÷S

A未粘合=[πd2÷360sin-1(t÷d)] +[0.5t+[0.5t(d2-t2)0.5]

H：最大可允許的屏高

S(探頭有效面積)= 19.6 mm2(6.4 mm直徑探頭有效直徑為5 mm)

CH：校準(zhǔn)高度(滿屏高度的80%)

t：股線厚度(即,單根銅導(dǎo)體短的一側(cè))

d：探頭有效直徑

在線夾薄的部分，每排網(wǎng)格中有一個(gè)網(wǎng)格必須合格。在線夾厚的部分所有的網(wǎng)格必須合格。

表1 最大可允許的屏高

圖4 最大允許屏高曲線

4 檢測(cè)結(jié)果

為達(dá)到試驗(yàn)?zāi)康模覀兲貏e制作了一塊產(chǎn)品模擬試樣(圖5)，并在試樣表面按邊長(zhǎng)6.4 mm畫(huà)出3行10列的格子。本試樣是從產(chǎn)品上截取下來(lái)，并使用半邊加釬料的方式焊接而成。試樣左側(cè)為加釬料焊接側(cè)(圖6)；試樣右側(cè)為未加釬料焊接側(cè)(圖7)。實(shí)際股線厚度約為1.98 mm，根據(jù)表1得到最大允許屏高在40%。

圖5 產(chǎn)品模擬試樣

圖6 加釬料焊接側(cè)

圖7 未加釬料焊接側(cè)

我們使用參考試塊厚處校準(zhǔn)波幅(圖8)，用來(lái)檢測(cè)試樣厚處的焊接情況；使用參考試塊薄處校準(zhǔn)波幅(圖9)。經(jīng)檢測(cè)后，波幅值如表2所示。

圖8 參考試塊厚處校準(zhǔn)波幅

圖9 參考試塊薄處校準(zhǔn)波幅

%

檢測(cè)結(jié)果顯示未放釬料的部分焊接情況并未合格，而放釬料部分焊接情況良好。根據(jù)實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)來(lái)看，數(shù)據(jù)基本符合當(dāng)初設(shè)定的情況，第十列波幅不高的原因是探頭靠近邊角導(dǎo)致部分能量損失。

5 結(jié)語(yǔ)

本文提供了一種汽輪發(fā)電機(jī)修理線圈接頭焊縫質(zhì)量的無(wú)損檢測(cè)方法。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和實(shí)際產(chǎn)品的檢測(cè)，結(jié)果表明本方法能夠有效、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)釬接面的粘結(jié)不良處，為修理線圈的焊接質(zhì)量提供了可行且可靠的檢測(cè)方法。