在役风机主轴裂纹的超声波检测方法及检测试块的制作方法
【专利摘要】本申请涉及一种在役风机主轴裂纹的超声波检测方法，包括风机主轴的外壳和风机主轴的轴承之间的风机主轴设置为探测区，还包括风机主轴的轴承内侧面向风机主轴内的竖向延长线所形成的探伤面，在探测区外壁上设置有若干超声波探头，所述超声波探头以入射角度10°—13°向探伤面发射纵波。在役风机主轴裂纹的超声波检测试块包括圆柱形试块本体，在试块本体两侧外壁圆周表面均设置有间隔排列的人工模拟裂纹，在两两裂纹间分别设置有人工模拟槽和带有裂纹的人工模拟槽。本申请的方法可对在运行的风机主轴进行超声波检测，更好的保护风机主轴。本申请的检测试块可以用于对在役的风机主轴超声波及超声波相控阵检测时，进行灵敏度调节。
【专利说明】
在役风机主轴裂纹的超声波检测方法及检测试块
技术领域
[0001]本申请超声波监测领域，具体涉及一种利用超声波检测在役风机主轴裂纹的方法，及用于检测裂纹的检测试块。【背景技术】
[0002]超声波无损检测是目前广泛使用的缺陷探伤方法，在现场工作中，由于检验部件不同而需要采用不同的超声波探伤标准试块、模拟试块及对比试块，因此试块的携带量较大，而试块通常为钢制结构，重量及体积均较大，给实验人员带来了诸多不便。因此，有必要开发一种可同时适应多种检测需求，替代部分标准试块、模拟试块和对比试块功能的，并且体积小、便于携带的超声波检测试块。
[0003]同时，风机主轴只在出厂前进行了检验，而运行的风机主轴，由于现场条件所限制，无法进行超声波探伤。
【发明内容】
[0004]本申请的目的在于提出一种利用超声波检测在役风机主轴裂纹的方法;在此目的的基础上本申请的另一目的是提出一种可适应多种检测需求、体积小、携带方便的在役风机主轴裂纹的超声波检测试块。
[0005]本申请的目的是这样实现的:在役风机主轴裂纹的超声波检测方法包括风机主轴的外壳和风机主轴的轴承之间的风机主轴设置为探测区，还包括风机主轴的轴承内侧面向风机主轴内的竖向延长线所形成的探伤面，在探测区外壁圆周面上设置有若干沿风机主轴轴向排列的超声波探头，所述超声波探头以入射角度10°—13°向探伤面发射纵波。
[0006]在役风机主轴裂纹的超声波检测试块包括圆柱形试块本体，在试块本体两侧外壁圆周表面均设置有间隔排列的人工模拟裂纹，在两两裂纹间分别设置有人工模拟槽和带有裂纹的人工模拟槽，所述人工模拟裂纹包括第一裂纹、第二裂纹、第三裂纹、第四裂纹、第五裂纹、第六裂纹、第七裂纹、第八裂纹;所述人工模拟槽包括第一模拟槽、第二模拟槽、第三模拟槽、第四模拟槽;所述带有裂纹的人工模拟槽包括第一裂纹模拟槽、第二裂纹模拟槽、 第三裂纹模拟槽、第四裂纹模拟槽;其中在第一至第四裂纹的两两裂纹间分别设置有第一模拟槽、第二模拟槽、第一裂纹模拟槽、第二裂纹模拟槽;在第五至第八裂纹的两两裂纹间分别设置有第三模拟槽、第四模拟槽、第三裂纹模拟槽、第四裂纹模拟槽。
[0007]所述人工模拟裂纹为向试块本体内部开裂，上端开口顺试块本体表面圆周设置， 为弧形的裂纹，其开口宽度为0.2mm，弧长为10mm。
[0008]进一步的，第一裂纹的裂纹深度为2mm，第二裂纹的裂纹深度为3mm，第三裂纹的裂纹深度为4mm，第四裂纹的裂纹深度为5mm。
[0009]进一步的，第五裂纹的裂纹深度为2mm、第六裂纹的裂纹深度为3mm、第七裂纹的裂纹深度为4mm、第八裂纹的裂纹深度为5mm。
[0010]进一步的，第一至第八裂纹在试块本体轴向圆周面上的投影等角度间隔排列在同一圆形面上。
[0011]所述人工模拟槽为向试块本体内部开设，上端开口顺试块本体表面圆周设置，为弧形的弧形槽，其开口宽度为1mm，弧长为10_。
[0012]所述带有裂纹的人工模拟槽为向试块本体内部开设，上端开口顺试块本体表面圆周设置的槽，在槽底设置有向试块本体内部开裂的裂纹。
[0013]进一步的，第一裂纹模拟槽的深度为4mm、第二裂纹模拟槽的深度为5mm、第三裂纹模拟槽的深度为4mm、第四裂纹模拟槽的深度为5mm。这里的深度是指槽深加裂纹深度。 [〇〇14]进一步的，第一模拟槽、第二模拟槽、第一裂纹模拟槽、第二裂纹模拟槽、第三模拟槽、第四模拟槽、第三裂纹模拟槽、第四裂纹模拟槽在试块本体轴向圆周面上的投影等角度间隔排列在同一圆形面上。
[0015]进一步的，第一模拟槽、第二模拟槽、第一裂纹模拟槽、第二裂纹模拟槽在试块本体轴向圆周面上的投影与第五裂纹、第六裂纹、第七裂纹、第八裂纹重合。
[0016]进一步的，第三模拟槽、第四模拟槽、第三裂纹模拟槽、第四裂纹模拟槽在试块本体轴向圆周面上的投影第一裂纹、第二裂纹、第三裂纹、第四裂纹重合。
[0017]由于实施上述技术方案，本申请的方法克服了运行条件下检测条件的限制，可对在运行的风机主轴进行超声波检测，更好的保护风机主轴，防止发生断轴等危害风机安全运行的事件。本申请的检测试块可以用于对在役的风机主轴超声波及超声波相控阵检测时，进行灵敏度调节，利于检测出缺陷，保证风机主轴安全运行。
[0018]【附图说明】:本申请的具体结构由以下的附图和实施例给出:图1是在役风机主轴裂纹的超声波检测方法原理图；图2是超声波检测在役风机主轴裂纹的试块结构示意图；图3是超声波检测在役风机主轴裂纹的试块A-A剖视图；图4是超声波检测在役风机主轴裂纹的试块B-B剖视图。
[0019]图例:1、第二裂纹模拟槽，2、第一裂纹，3、第一模拟槽，4、第二裂纹，5、第二模拟槽，6、第八裂纹，7、第四裂纹模拟槽，8、第五裂纹，9、第三模拟槽，10、第六裂纹，11、第一裂纹模拟槽，12、第三裂纹，13、第四裂纹，14、第四模拟槽，15、第七裂纹，16、第三裂纹模拟槽， 17、风机主轴，18、外壳，19、超声波探头，20、轴承，21、探伤面，22、探测区。
[0020]【具体实施方式】:本申请不受下述实施例的限制，可根据本申请的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
[0021]实施例:如图1所示，在役风机主轴裂纹的超声波检测方法包括风机主轴17的外壳 18和风机主轴17的轴承20之间的风机主轴17设置为探测区22,还包括风机主轴17的轴承20 内侧面向风机主轴17内的竖向延长线所形成的探伤面21，在探测区22外壁圆周面上设置有若干沿风机主轴17轴向排列的超声波探头19,所述超声波探头19以入射角度10.5—13°向探伤面21发射纵波。[〇〇22]为了探测到深度达240 mm的缺陷，本方法采用纵波入射，因为在同一介质中传播时，纵波波速大于其他波型的速度，穿透能力强，对晶界反射或散射的敏感性不高，所以可检测厚度较大的工件。
[0023]同时由于需要检测的位置与检测面水平距离为100 mm，所以采用纵波斜入射的方法。采用纵波斜入射时，工件中既有纵波又有横波，由于纵波声速几乎是横波声速的2倍，因此利用纵波来识别缺陷和定量时，注意不要与横波信号混淆。[〇〇24]根据三角函数、超声波波型转换和折射定律计算可得出:理论上入射角度在 10.5—29.9 °范围可探测到裂纹。当入射角> 13°时，底波将消失，小能量横波将出现。小能量横波对检测有一定影响，因此探头入射角不宜>13由于风机主轴直径较大，考虑到声波衰减，因此产生超声波的探头晶片尺寸不能过小，这也决定了探头规格也不宜小于20X 20mm。考虑探头尺寸再经计算后，探头入射角度应>12.2 °。[〇〇25]综合上述分析，探头入射角度定为13 °。
[0026]如图1、2、3所示，超声波检测在役风机主轴裂纹的试块包括圆柱形试块本体，在试块本体两侧外壁圆周表面均设置有间隔排列的人工模拟裂纹，在两两裂纹间分别设置有人工模拟槽和带有裂纹的人工模拟槽，所述人工模拟裂纹包括第一裂纹2、第二裂纹4、第三裂纹12、第四裂纹13、第五裂纹8、第六裂纹10、第七裂纹15、第八裂纹6;所述人工模拟槽包括第一模拟槽3、第二模拟槽5、第三模拟槽9、第四模拟槽14;所述带有裂纹的人工模拟槽包括第一裂纹模拟槽11、第二裂纹模拟槽1、第三裂纹模拟槽16、第四裂纹模拟槽7;其中在第一至第四裂纹的两两裂纹间分别设置有第一模拟槽3、第二模拟槽5、第一裂纹模拟槽11、第二裂纹模拟槽1;在第五至第八裂纹的两两裂纹间分别设置有第三模拟槽9、第四模拟槽14、第三裂纹模拟槽16、第四裂纹模拟槽7。
[0027]所述人工模拟裂纹为向试块本体内部开裂，上端开口顺试块本体表面圆周设置， 为弧形的裂纹，其开口宽度为0.2mm，弧长为10mm。[〇〇28] 进一步的，第一裂纹2的裂纹深度为2mm，第二裂纹4的裂纹深度为3mm，第三裂纹12 的裂纹深度为4mm，第四裂纹13的裂纹深度为5mm。[〇〇29] 进一步的，第五裂纹8的裂纹深度为2mm、第六裂纹10的裂纹深度为3mm、第七裂纹 15的裂纹深度为4mm、第八裂纹6的裂纹深度为5mm。
[0030]进一步的，第一至第八裂纹在试块本体轴向圆周面上的投影等角度间隔排列在同一圆形面上。[〇〇31]所述人工模拟槽为向试块本体内部开设，上端开口顺试块本体表面圆周设置，为弧形的弧形槽，其开口宽度为1mm，弧长为10_。
[0032]所述带有裂纹的人工模拟槽为向试块本体内部开设，上端开口顺试块本体表面圆周设置的槽，在槽底设置有向试块本体内部开裂的裂纹。[〇〇33]进一步的，第一裂纹模拟槽11的深度为4mm、第二裂纹模拟槽1的深度为5mm、第三裂纹模拟槽16的深度为4mm、第四裂纹模拟槽7的深度为5mm。这里的深度是指槽深加裂纹深度。
[0034]进一步的，第一模拟槽3、第二模拟槽5、第一裂纹模拟槽11、第二裂纹模拟槽1、第三模拟槽9、第四模拟槽14、第三裂纹模拟槽16、第四裂纹模拟槽7在试块本体轴向圆周面上的投影等角度间隔排列在同一圆形面上。
[0035]进一步的，第一模拟槽3、第二模拟槽5、第一裂纹模拟槽11、第二裂纹模拟槽1在试块本体轴向圆周面上的投影与第五裂纹8、第六裂纹10、第七裂纹15、第八裂纹6重合。[〇〇36]进一步的，第三模拟槽9、第四模拟槽14、第三裂纹模拟槽16、第四裂纹模拟槽7在试块本体轴向圆周面上的投影第一裂纹2、第二裂纹4、第三裂纹12、第四裂纹13重合。
[0037]通过上述呈轴对称等距间隔排列的各人工模拟裂纹、模拟槽和带有裂纹的模拟槽，可以确保在检测过程中仪器的精准校准，不会因各缺陷影响校准。[〇〇38] 使用时，通过查阅GB/T6402-2008《钢锻件超声波检测方法》和JB/T4730-2005《承压设备无损检测》等标准规程，确定在对风机主轴检测时应能检测出深度不小于2mm且长度不小于10mm的裂纹。
[0039]为了保证检测的灵敏度，制作超声波检测在役风机主轴裂纹的试块，在该试块上进行灵敏度校准，至此可以再对人工模拟裂纹、模拟槽、带有裂纹的模拟槽所在部位进行超声波检测。
[0040]定做入射角度为13 °的超声波探头19,用该超声波探头19在模拟试块上进行灵敏度校准，至此可以再探测区22内对探伤面21所在部位进行超声波检测。[〇〇41]以上技术特征构成了本申请的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要技术特征，来满足不同情况的需要。
【主权项】
1.一种在役风机主轴裂纹的超声波检测方法，其特征在于:包括风机主轴的外壳和风 机主轴的轴承之间的风机主轴设置为探测区，还包括风机主轴的轴承内侧面向风机主轴内 的竖向延长线所形成的探伤面，在探测区外壁圆周面上设置有若干沿风机主轴轴向排列的 超声波探头，所述超声波探头以入射角度10° —13°向探伤面发射纵波。2.如权利要求1所述的在役风机主轴裂纹的超声波检测方法，其特征在于:超声波探头 以入射角度13°向探伤面发射纵波。3.—种在役风机主轴裂纹的超声波检测试块，包括圆柱形试块本体，其特征在于:在试 块本体两侧外壁圆周表面均设置有间隔排列的人工模拟裂纹，在两两裂纹间分别设置有人 工模拟槽和带有裂纹的人工模拟槽，所述人工模拟裂纹包括第一裂纹、第二裂纹、第三裂 纹、第四裂纹、第五裂纹、第六裂纹、第七裂纹、第八裂纹;所述人工模拟槽包括第一模拟槽、 第二模拟槽、第三模拟槽、第四模拟槽;所述带有裂纹的人工模拟槽包括第一裂纹模拟槽、 第二裂纹模拟槽、第三裂纹模拟槽、第四裂纹模拟槽;其中在第一至第四裂纹的两两裂纹间 分别设置有第一模拟槽、第二模拟槽、第一裂纹模拟槽、第二裂纹模拟槽;在第五至第八裂 纹的两两裂纹间分别设置有第三模拟槽、第四模拟槽、第三裂纹模拟槽、第四裂纹模拟槽。4.如权利要求3所述的超声波检测在役风机主轴裂纹的试块，其特征在于:所述人工模 拟裂纹为向试块本体内部开裂，上端开口顺试块本体表面圆周设置，为弧形的裂纹，其开口 宽度为〇.2mm，弧长为10mm。5.如权利要求4所述的超声波检测在役风机主轴裂纹的试块，其特征在于:第一裂纹的 裂纹深度为2mm，第二裂纹的裂纹深度为3mm，第三裂纹的裂纹深度为4mm，第四裂纹的裂纹 深度为5mm;第五裂纹的裂纹深度为2mm、第六裂纹的裂纹深度为3mm、第七裂纹的裂纹深度 为4mm、第八裂纹的裂纹深度为5mm。6.如权利要求3所述的超声波检测在役风机主轴裂纹的试块，其特征在于:第一至第八 裂纹在试块本体轴向圆周面上的投影等角度间隔排列在同一圆形面上。7.如权利要求3所述的超声波检测在役风机主轴裂纹的试块，其特征在于:所述人工模 拟槽为向试块本体内部开设，上端开口顺试块本体表面圆周设置，为弧形的弧形槽，其开口 宽度为lmm，弧长为1 〇臟。8.如权利要求3所述的超声波检测在役风机主轴裂纹的试块，其特征在于:所述带有裂 纹的人工模拟槽为向试块本体内部开设，上端开口顺试块本体表面圆周设置的槽，在槽底 设置有向试块本体内部开裂的裂纹;第一裂纹模拟槽的深度为4mm、第二裂纹模拟槽的深度 为5mm、第三裂纹模拟槽的深度为4mm、第四裂纹模拟槽的深度为5mm。9.如权利要求8所述的超声波检测在役风机主轴裂纹的试块，其特征在于:第一模拟 槽、第二模拟槽、第一裂纹模拟槽、第二裂纹模拟槽、第三模拟槽、第四模拟槽、第三裂纹模 拟槽、第四裂纹模拟槽在试块本体轴向圆周面上的投影等角度间隔排列在同一圆形面上。10.如权利要求6或9所述的超声波检测在役风机主轴裂纹的试块，其特征在于:第一模 拟槽、第二模拟槽、第一裂纹模拟槽、第二裂纹模拟槽在试块本体轴向圆周面上的投影与第 五裂纹、第六裂纹、第七裂纹、第八裂纹重合;第三模拟槽、第四模拟槽、第三裂纹模拟槽、第 四裂纹模拟槽在试块本体轴向圆周面上的投影第一裂纹、第二裂纹、第三裂纹、第四裂纹重 合。
【文档编号】G01N29/30GK105973996SQ201610567980
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年7月18日
【发明人】李文胜, 何成, 徐凯, 赵建平, 刘阳, 艾红, 崔晓东, 张伟, 韩刚, 孙谊媊, 鲁俊, 李伟
【申请人】国网新疆电力公司电力科学研究院, 国家电网公司