超声波探伤法在高温紧固螺栓上的应用

　　高温紧固螺栓是火力发电厂热动力设备的重要部件,长期处于高温、高应力状态下工作,由于安装中预紧力过高及不慎烧伤中心孔等原因,螺栓材料易产生裂纹,尤其是汽缸、主汽门、调速汽门的紧固螺栓,在运行检修过程中经常发现有断裂的现象。近几年,对螺栓的裂纹检测主要采用两种方法:一种是超声波探伤法;另一种是磁记忆法。磁记忆法的优点是结论精确。缺点是检测速度慢,仪器昂贵,对检验员素质要求较高,国内现在尚未普遍使用,一般只用在超临界、亚临界机组的安装大修中。超声波探伤法则使用较为普遍,其主要原因有以下几点。

　　a .　方法较为成熟。

　　b .　准确率高。

　　c .　仪器设备轻便,操作简单,检测速度快。

　　超声波检查螺栓的原理是基于同一种螺纹对超声波的反射也基本相同,在荧光屏上螺纹波的特征是相似的,一旦在某一道螺纹处出现了裂纹,在荧光屏上就会出现特殊波形和一些波型的特殊变化,利用此特点便可检测螺栓中的裂纹。

　　1　螺栓裂纹的特征

　　螺栓裂纹可分为冷裂纹和热裂纹两种。直径较小而无中心孔的螺栓在常温下紧固时,往往承受较大的应力,尤其是一端栽丝固定的螺栓,栽入下工件的第1、第2道螺纹除受较大的纵向拉力外,还承受很大的剪切力和其他弯曲应力的复合作用,容易产生裂纹。裂纹的走向是从螺纹环向中心发展,这种裂纹称为冷裂纹。有加热孔的螺栓,紧固时先在孔中以电热或汽热的方式对孔内壁加热。采用气焊加热螺栓简单、受热速度过快,但受热不均匀,容易在加热孔的内壁形成微裂纹,这种裂纹称为热裂纹。

　　2001年初在华能大连电厂4号机组大修中,对中压主汽门螺栓的超声波探伤时,发现中压主汽门25号螺栓的栽入门体部分,在第2道螺纹根部有一处裂纹,裂纹缺陷波形如图1所示。

　　该裂纹缺陷经电厂汽机专业工程技术人员共同推断,认为属于安装前原始缺陷,并非运行中产生,依据来源于以下三方面。

　　a .　中压主汽门螺栓共64个,除该螺栓外,其他螺栓未发现缺陷。

　　b .　厂方提供该机组因运行初期海水倒灌,累计运行时间很短。

　　c .　辽宁电科院专业技术人员采用磁记忆方法对该螺栓进行复检,证明该裂纹的两端并非延伸所致,尚未产生延伸倾向。

　　2　螺栓探伤方法

　　2.1　仪器和探头的选用

　　a .　采用A型脉冲反向超声波探伤仪,仪器的性能指标和测试方法应符合JB/T10061—1999及JB/T9214—1999规定的相应条款。

　　b .　探头应以纵波直探头和小角度纵波斜探头为主,以横波斜探头作为一种辅助检测手段。要求探头声束指向性好、无偏斜,晶片尺寸以D12~14为宜,频率在2.5~5 MHz之间。