汽轮机叶片金属磁记忆诊断技术

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1、万方数据第24卷第10期2002年10月无损检测NDTVol24Nn10Oct．2O02’磁记忆检测％’专题论坛々～一洲汽轮机叶片金属磁记忆诊断技术池永滨，刘宇哲。胡先龙“．马得举”(黑龙江省电力科学研究院，哈尔滨150030)摘要：介绍电站汽轮机叶片的金属磁记忆检测原理及应用。用磁记忆诊断技术可快速、准确检测出汽轮机叶片的裂纹和应力集中区。关键词：磁性检测；汽轮机叶片；磁记忆材料；裂纹；应力集中中图分类号：TGll5．28文献标识码：A文章编号：1000-6656(2002)10-0440-03ⅣⅡ明rALⅣ【AGNETICⅣⅡ蝴oRYTESrINGoFTURBINE

2、BLADES咖Yong-bin。LIUYu-zbe，HUXian-lo雌，MAD叫u(HeilongjiangElectricPowerResearchInstitute．Hat’erbin150030．Chim)Alblract：Theprincipleandapplicationofmetalmagneticmemory(MMM)testingofturbinebladesaredescribed．MMMtestingtechniquecanbeusedfortherapidandaccuratedetectionotthecracksandstressconcen

3、tra。tioninturbineblades．Keywwtb：Magnetictesting；TurbineblMe；Ma—gneticmemorymaterial；Crack；Stressconcentration火力发电厂汽轮机叶片的工作状态非常恶劣，特别是叶片的工作部分，既承受高周疲劳，又承受较大的扭距作用。现有的无损检测方法主要用来检查发现已经生成的裂纹，这对于叶片的安全运行是不够的。依据金属组织的状态(如金相图谱)研究叶片破坏前的状态，在实践中是一项难以完成的任务。一般情况下，只有当叶片破坏时才能依据断口的形貌评估叶片的疲劳状态。金属磁记忆诊断法能够及时确定

4、在最大应力状态下工作的有损坏倾向的叶片。众所周知，在金属出现任何脆性破坏之前，总会产生局部的应力集中，根据残余磁场H。沿叶片工作部分表面分布的特性，就可以检查出这种局部的应力集中。1叶片金属磁化的原因1．1叶片金属磁化的条件汽轮机叶片在使用过程中具有其自磁化所必备的条件，即①具有交变负载的作用。②具有外部收稿日期：2002—09-041)华北电力科学研究院，北京1000452)辽宁电力科学研究皖，沈阳110006·440·的地球磁场。③大多数汽轮机叶片是由磁性钢(如2Crl3，3Crl3等)制造的【1J。汽轮机的末几级叶片采用磁性钢制造，对振动负载有较好的敏感性，汽轮机

5、叶片在工作时弯曲会出现限制交变幅度的振动能量散射。叶片中振动能量的散射是由内部摩擦引起的口]。对接近谐振点的叶片，这一点意义更大。引起叶片金属中振动能量散射的原因主要是①局部塑性变化。②晶粒边界上的滑动。③叶片中的磁机械迟滞现象。1．2汽轮机叶片运行中的磁化汽轮机转子以3000r／rain的转速运行时，要出现强化外部磁场的单极电动势，转子以及其它部件的磁化强度将得到更大的数值。目前．电力系统在试图避免设备的自磁化这一有害现象。但是，避免金属结构磁化的磁弹性增长实际是不可能的。在研究和发现动力设备各种部件的自磁化现象之后，可以将其用于设备的诊断。运行中的叶片在机械应力作用

6、下，其金属中磁畴的边界发生位移，即压磁现象，表现为对最大动应力作用下的金属磁记忆效应的形式。在去掉工作负万方数据池永滨等：汽轮机叶片金属磁记忆诊断技术载后，应力集中区金属磁畴的重新分布被保留下来。1．3工业试验如图l所示，用$10mmQ235钢棒一端夹在虎钳上．另一端悬空。图la虚线是钢棒未装在虎钳之前初试状态下残余磁场H。法向分量的分布。实线是装在虎钳后未加力之前的情况。然后向钢棒施加负载Pt，Pt与被测磁场方向平行。撤下负载Pt后，钢棒处于自衰减振动状态。当钢棒静止后，再测量H。磁场数值(图1b)，沿钢棒表面最大的H，磁场数值相应增加。接着向钢棒依次加大负载R，作类

7、似测量。钢棒自由端H。磁场随负载的增加而增加。同时，H。磁场沿钢棒径向分布特性和改变符号的位置与初始状态比较基本保持不变。(a)【b)图12叶片检验方法测试工件叶片的检验直接在叶片工作部分进行，叶片根部通过叶轮金属加以检验。金属磁记忆检验除了对处于破坏前状态的叶片加以确定外，还可以①确定在最大应力条件下工作的叶片。②确定叶轮中装配不好发生破坏的叶片。③根据紧固条件确定叶片工作的可靠性。④根据个别叶片和整个叶轮上的叶片总体磁化强度H。的分布状态，确定产生应力集中的运行上和结构上的因素。检测在停工检修的汽轮机上进行，叶片无需进行特殊处理。开始