《论文_300MW抽水蓄能机组转轮的超声波探伤(定稿)》

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1、抽水蓄能式转轮焊缝探伤工艺研究质检部：何自勇邓伟勇摘要：转轮是水轮机的心脏，其质量的好坏影响很人。人容量（300MW级）抽水蓄能式转轮（黑麋峰）的自主生产将填补我国水电制造行业的空白，提高整个行业的生产技术水平•为了科学地保障其制造质量，本文从分析转轮的结构特点入手并结合其焊接工艺提出其制造屮焊缝质量的控制方法，并在实践中不断地进行验证，使Z成为是一个较为合理的应用范例。关键词：缺陷回波直探头斜探头R探头变截面焊缝1•引言抽水蓄能机组的转轮是可逆式转轮。其转轮结构与现在我公司冃前主耍产品混流式水轮机转轮有很大的区别。对于大容量抽水蓄能式转轮，我公司

2、是首次生产，T艺、制造、焊接技术难度很人，对转轮的焊接制造质量控制提出新的更高的要求。对抽水蓄能式转轮焊缝探伤工艺进行研究，选取科学的探伤检测工艺参数以及检测装备和数据分析系统。口的是确保焊缝焊接质量符合质量技术要求。我公司生产的各类混流式、轴流式、冲击式转轮焊缝都有相应的探伤工艺规范及检测装备，对焊接质量起着重要的控制保障作用，尤其是三峡机组巨型水轮机转轮焊缝探伤工艺规范及探伤检测装备，在转轮焊接质量控制过程中发挥了极其重要的作用。大容量抽水莆能式转轮焊缝探伤工艺参数探究，确定科学可行的探伤规范，利用检测装备的可录性，对检测过程数据采集保存及冋放

3、，利用分析软件进行数据分析，分析判定缺陷形状及性质，最终确保焊缝焊接质量符合技术要求。该项技术可以应用在各类抽水蓄能式转轮的焊接质量控制。对今后发展更人容量的抽水蓄能式转轮焊接制造质量控制有一定的借鉴。黑麋峰抽水蓄能式转轮是由9件叶片与上冠、内外下环组焊而成。叶片狭长、形状曲率变化大，流道空间狭窄（上冠、下环间进水边开口只有0.522米），焊T焊接和超声波探伤操作都十分困难。叶片与上冠、下环间的焊缝流道长达3米多。为了保证转轮的制造质量，特别是焊缝的质量，对转轮焊缝进行超声波探伤是十分必要的。本文结合焊接工艺，将分步对转轮焊缝进行超声波探伤：i.变

4、截面焊缝的横波探伤ii.焊根打磨后的横波横向（R探头）扫查2.探伤仪的选用仪器和探头的性能应符合JB/10061和JB/T10062标准之规定。对转轮焊缝进行超声波探伤时（焊道长、空间狭窄），纵波直探头、横波斜探头（45°、60。、70°）和横波R探头等多种方法要交替综合进行。使用多通道数字式超声波探伤仪，利用检测装备的可录性，对检测过程数据采集保存及I叫放，利用分析软件进行数据分析，分析判定缺陷形状及性质，最终确保焊缝焊接质量符合技术要求。3.焊缝探伤3.1结构特点及探伤方法分析图一：转轮结构简图IV不依比例GE焊透焊缝）抽水幫能式转轮的叶片狭长

5、、形状曲率变化大，流道空间狭窄，焊接量大，焊工焊接和超声波探伤操作都十分困难。叶片与上冠间焊逢及内外下环与叶片间焊逢均达3米多长。叶片坡口截面厚度变化人，如图三、图四:图四：叶片下环坡口尺寸分布图从其结构分析：转轮叶片与上冠及下环焊缝宏观上类似T型接头，可以通过上冠法兰平而和外下环平而用直探头对部分的全焊透焊缝进行超声波探伤，主耍控制焊缝根部（焊缝与上冠的过流面以及焊缝与外下环的过流面Z间）的平而型缺陷（未熔合）；为尽可能使超声波声束能扫查到整个焊缝截面，使屮心声束尽量与可能存在危害性缺陷的截面垂直，保证有足够的探伤灵敏度，需根据不同厚度和坡口型式

6、选用不同角度（0°、45°、60。、70°）的探头进行检测。焊缝超声波探伤示意图见323.2焊缝超声波探伤示意图截面0~A1~A2截面A2~A3~A4截血A4~A5截血A5~出水边截面0~B1~B2截面B2-B3截面B4~B53.3变截面焊缝探伤3.3.1横波探伤灵嫩度的确定叶片与上冠、下环间焊缝宏观上类似T型接头，但随叶片型线变化，焊缝截面厚度随之变化；要完成不等截面焊缝的检查，需根据不同厚度和坡口型式选用不同角度的探头进行检测，具体要求见表二：表二：待检焊缝厚度对应的横波探伤灵敏度焊缝厚度(T)探伤灵皱度W25mm4)2.4DAC25—50mm

7、4)3.2DAC50—100mm巾4.8DAC3.3.2横波探伤与纵波探伤之间灵頌度的确定利用纵波进行探伤，有利于评估焊缝与母材是否结合良好。但ASME标准中对纵波探伤灵敏度没有作任何规定，根据超声波声学原理。直探头纵波探伤时灵敏度参考反射体平底孔的声压反射规律是片二亿事冬。横波探伤时，灵敏度参考反射横孔的声压反1°石X：射规律是：=E为使纵波探伤符合ASME标准，必须使纵、横波探伤~02(X1+L)2cosa”召的灵敏度相等。W：P1=P2,通过推算，可得出2.5MHz20D直探头探伤灵敏度。见表表三：横波、纵波探伤灵敏度对应关系横通孔孔径(mm

8、)平底孔孔径(mm)4）2.4024）3.202.7（取整①3）巾4.803.4（取整①3）4）6.403.8（取整①4）