汽輪機葉片表面裂紋檢查方法及影響因素

王慶和

（大慶石化公司檢測公司，黑龍江 大慶 163714）

汽輪機葉片表面裂紋檢查方法及影響因素

王慶和

（大慶石化公司檢測公司，黑龍江 大慶 163714）

汽輪機的應用逐漸涉及到了多缸、多轉子、大容量這幾個方面，對葉片的強度有了更高的要求，汽輪機葉片的工作環境越來的越惡劣。伴隨著汽輪機運轉的時間越來越長、它的抗勞損能力和使用壽命都在不斷地下降，經常會出現汽輪機表面出現裂紋的現象。本文介紹了當前主要用到的兩種葉片裂紋檢測方法及其影響因素。

汽輪機葉片；裂紋檢查；探傷；方法選擇

汽輪機在工作中出現表面裂紋有著多種原因，例如葉片的結構、材料、工作的頻率、加工的工藝、運行的環境等原因都有可能造成汽輪機葉片表面的裂紋出現。以下根據多年從事汽輪機的檢修經驗，對主要的兩種檢查方法以及影響進行分析研究。

1 肉眼檢查法

1.1 裂紋出現的位置

（1）沖動式葉輪機葉片。發生裂紋的部位通常在：葉片根部的輪槽里、葉片根部輪槽的上汽部分、葉片中部的表面、拉筋孔的位置、葉片的頂部的位置等，比如鉚釘頭、圍帶和自帶覆環等部位，見圖1。

圖1

（2）反動式葉輪機葉片。這種類型的葉片裂紋通常出現在：葉片靠上部分的出汽面、葉根上方的2/3 或者 3/4 位置以及葉片出氣孔拉筋的部位，如圖2所示。

1.2 肉眼檢測的主要部位

（1）沖動式機輪葉片。這樣葉片的葉輪機，應該將檢測重點放在出汽面的根部及自帶覆環處和帶覆環的部位，還應該重點的對出汽面的根部、拉筋孔的橫向面以及覆環鉚釘孔等位置進行檢查。

（2）反動式機輪葉片。出汽面的根部、從葉根根部到 2/3 或者 3/4 處的出汽面的位置是這樣的葉片的檢查重點。在進汽面的部分，一定要重點對低壓轉子末級葉片頂部鑲焊的有司太立臺金的硬化層進行檢查。

圖2

（3）檢查方法。首先用噴砂的方法對汽轉子進行處理，然后將其放置在可以轉動的擱架上，以便在檢查的時候能夠旋轉。可以將葉輪分成六個等份，對每個等份依次進行檢查。在檢查的時候要對零件進行照明，檢查的順序從葉片的根部向上到拉筋、覆環、鉚釘頭。如果發現裂紋，要對可疑處用砂紙進行打磨。如果是劃痕，打磨后就會消失，如果是裂紋，越打磨就會越清晰,通過這些極其細致的檢查方法讓整個的葉片上的裂痕等暴露，保證不會有遺漏的部位。通常情況，如果零件出現裂紋，通過著色法，可發現零件背腹會出現紅色的線紋。在對葉片檢查的時候，首先用肉眼直接進行觀察，如果葉片發生斷落，要將斷落的部分保護好，以便進一步做頻率方面的分析。想要對損傷的原因進行進一步研究，要對發生裂紋的部位進行金相分析、硬度測試和電鏡檢查。有的情況還要進行材料成份的分析和機械性能的試驗。對于那些有損傷和斷紋的葉片，在摩擦的時候一定要小心謹慎，在檢查的時候要仔細耐心，對于有可能發展成為斷紋的要及時的進行處理，防止發展成更難處理的斷裂。對于那些形狀變形的葉片，先要對其加熱整形。整形的時候要根據葉片的材料進行溫度的控制，不要因為溫度過高而造成葉片的過硬現象，如果出現這種情況要對其進行回火。

1.3 實例分析

對機配鍋臺進行檢修時，在低壓1汽的轉子的第 22級葉片處發現從門起第 45片葉片存在裂紋，它的葉片是反動式葉片，長度為 255mm，從葉片的頂端距離裂紋有 90mm 的長度，背面的弧度大約有 58mm，出汽面的裂紋達到了 35mm，是弧長的 3/5。葉片從裂紋到斷裂的形成，包括了四個階段。

（1）隱患型的階段。這樣的裂紋不但非常的細小，而且十分的短，如果僅憑肉眼去看很難發現，要通過放大鏡才看的出來。一般使用磁探傷才能有較好的觀察效果，能夠更好的檢查出有隱患的部位。

（2）細線型的階段。這樣類型的裂紋，一般肉眼就能夠發現，但是發現之后一定要使用著色的方法進行證實，保證不會出現不必要的差錯。

（3）粗線型的階段。不需要使用著色法進行驗證，肉眼查看即可。

（4）斷裂型的階段。裂紋從細小逐漸變粗，最后發展成為斷紋。從細小發展到斷紋的這一步驟所需要的時間計做1，那么從各個斷紋類型的發展上來看：隱患型的裂紋，它的發展比較緩慢，只有1/2 左右；從裂紋發展到細線的過程大概的時間為3/4；裂紋發展成粗線的過程大概用了 3/16；粗線發展到斷裂則用了 1/6。

1.4 分析

由此可見，葉片存在裂紋的階段只有三種。隱患型、細線型和粗線型，而對于前兩種的檢測一定要仔細認真，不然會導致發展成斷裂難以處理。在進行維修時，對于葉片的檢測首先要用肉眼的方法，這樣可以將初期的裂紋發展階段進行處理，防止其進一步發展，造成更大的損失。

2 滲透探傷法

2.1 滲透探傷過程

對零件進行滲透探傷的步驟相對復雜，主要分為六個步驟，包括表面的預處理、清洗、滲透、清洗去除、干燥、顯像和檢驗。

（1）葉片表面的預處理。滲透探傷的原理和人體的毛細血管異曲同工。這一步驟通過使用具有很強滲透作用的液體對臨建表面進行處理,液體滲入到零件表面縫隙之后，經通過后續的處理，能夠將缺陷的痕跡顯露出來。但是在進行滲透之前，要對零件的表面進行一個預先的處理,對零件表面進行一個清潔，將污漬去除。這一步驟應該按照標準NB/T47013.5—2015 的規定來進行。

（2）滲透。滲透就是對零件施加滲透液 ,但是在施加滲透液的過程要注意施加的時間和溫度。滲透的步驟應嚴格按照標準 NB/T47013.5—2015 規定執行。

（3）去除。去除就是將零件表面的滲透液清除干凈，但是不能夠將裂紋中的滲透液誤清出來。在清潔的時候既不能夠清潔不到位也不能夠過度清潔。在去除的時候使用薄型無毛衛生紙蘸清洗劑向著一個方向進行擦拭，直到將零件表面的清潔液都清理干凈。但是，一定不要用清潔溶液直接對零件進行沖洗，這樣往往會導致清潔的過度，將縫隙中的滲透液都清潔了出來；另外，在清潔的過程中一定要沿著一個方向進行擦拭，切忌多個方向擦拭。

（4）顯像。這一過程是將裂紋處的滲透液通過顯像劑滲透出來，從而能夠得到清楚的裂紋圖像。在進行這一步驟之前，要先搖一搖顯像劑，讓顯像劑能夠得到充分的溶解，噴涂的時候能夠更均勻。在噴涂的時候也要注意調節，使噴涂形成一個均勻的膜。噴涂的時候要與零件表面有一個夾角，最好距離零件表面 500mm。

（5） 檢 驗。 標 準 NB/T47013.5—2015 規 定 :對檢測樣品施加溶劑之后，應該在 7～ 15分鐘內進行觀察，但是在規定的時間內，如果觀察的現象不明顯，可以適當的將時間進行延長。進行滲透探傷要求在白光的條件下進行，而且要保證白光有一定的強度，這樣即使葉片有細微的裂痕也能夠檢查出來，在對零件檢測的時候亮度要達到 350xl，并且觀察的時候要使用放大鏡。

2.2 檢驗結果與結論

依據標準 NB/T47013.5—2015，通過上述的檢驗方法進行檢驗，發現檢測的葉片部位出現了4條裂紋，最長的裂紋達到了 35mm 之多。由此發現，通過使用溶劑滲透的方法去除裂紋，這樣的方法非常的簡便、快捷，對設備的正常運行能夠起到一個非常好的保障作用。

3 結語

汽輪機在工作中出現表面裂紋有多種原因，例如葉片的結構、材料、工作的頻率、加工的工藝、運行的環境等原因都有可能造成汽輪機葉片表面的裂紋出現。汽輪機一定要定期進行檢查，對裂紋進行防治，避免造成更大的損失。

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[2]屈維，王維民，陳立芳，邵化金 .裂紋參數對汽輪機葉片振動特性影響研究 [J].北京化工大學學報 (自然科學版 )，2016,01:78～85.

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TG484

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1671-0711（2017）03（下）-0072-02