发电机转子护环超声波探伤

　　护环为发电机转子的外部紧固件,与转子之间采用过盈方式配合,对转子端部绕组起固定作用,因此,即使在静止状态下,护环也承受来自于转子绕组的巨大压应力。高速旋转时,作为整个转动系统的外层部件,护环同时承受过盈配合的静应力、自身的离心力和转子绕组离心力的综合作用,承力巨大,应力状态复杂。受到起停机的循环冲击影响,护环可能产生低周疲劳裂纹。如运行中定子冷却水回路渗漏,或冷却氢气湿度过高,在应力作用下,护环还存在应力腐蚀的风险。综上所述,电站运行中必须高度重视护环安全状况的监督。

　　护环作为独立部件时,可采用多种无损检测方法进行检查。但在在役状态,如不解体发电机转子,超声波探伤几乎成了内部检验的唯一方法。下面简述某种护环超声波检验的工艺方法以供参考。

　　1　护环结构与材料

　　某电站发电机转子本体直径1 275 mm,其护环由18Cr218Mn奥氏体不锈钢锻件加工制成,外径1410mm,结构简图(轴向剖面)如图1所示。护

　　环外表面喷刷防护漆,内表面AB段(长115 mm)裸露,B点后喷刷绝缘漆。

　　2　检验范围和方法

　　为保证检验的完整性,应同时采用横波和纵波对工件整体进行检验。

　　护环内表面裸露的AB段为工件唯一可能发生应力腐蚀的区域。该部位厚度相对较小,加工凹槽后几何形状更加复杂,结构相对薄弱,同时凹槽为与转子内构件槽楔紧密结合处,该部位应力巨大。综合各项因素,内表面AB段为运行中最易产生缺陷的部位,检验中应予以重点关注。

　　3　专用试块

　　由于被检工件是专用材料制造的,所以应制作尽可能反映工件实际状况的专用参考试块。专用试块采用与护环同材质同工艺材料制作,几何形状为模拟实际工件的弧形,厚度35 mm,弧高85 mm(约为工件厚度的一半),内径1 240 mm(接近护环内径)。专用试块正视图如图2所示。

　　4　探头参数的选择

　　4.1　探头频率

　　探头频率f越高,检验灵敏度和缺陷分辨力越高,从这个角度来说对探伤是有利的。但随着频率的提高,超声波的衰减也增加,特别是散射衰减尤其严重。当材料晶粒直径小于波长λ时(实际探伤频率一般为几兆赫,满足此条件),散射衰减系数正比于λ3f4 [1]。

　　被检工件为奥氏体不锈钢,应考虑其晶粒度对散射的影响。如频率太高,超声波可能产生严重衰减,降低信噪比,对检验产生影响。采用几种不同频率的直探头,分别在专用试块和IIW试块上利用多次反射法进行衰减系数测定,结果如表1所示。

　　从表1可知,专用试块衰减系数高于IIW试块,反映出奥氏体不锈钢晶粒粗大的固有特性。但用低频探头时,不锈钢衰减系数与碳素钢相差较小,故探伤宜采用较低频率。另外采用2和4 MHz的22 mm×20 mm 45°探头进行比较,专用试块上3号通孔回波相差>20 dB。