在役機(jī)組氣缸軸瓦滲透檢測工藝的優(yōu)化

許云偉，肖仲誼，馬楊勇

(浙江無損檢測工程技術(shù)有限公司，杭州 311217)

發(fā)電機(jī)組在運行后要進(jìn)行周期性的檢修，以及時發(fā)現(xiàn)運行缺陷并進(jìn)行修復(fù)，提高機(jī)組運行的穩(wěn)定性。軸瓦是汽輪機(jī)的關(guān)鍵部件之一，不僅對轉(zhuǎn)子起支撐作用，還對轉(zhuǎn)子起到保護(hù)作用。如果檢修時未及時發(fā)現(xiàn)缺陷，帶缺陷的軸瓦部件長時間運行的話，必將危及電廠的安全[1]。

某電廠1 000 MW超超臨界機(jī)組在夏季進(jìn)行檢修時，按照計劃對在役的4組8個軸瓦進(jìn)行表面缺陷檢測。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，合理優(yōu)化了滲透檢測工藝，有效地發(fā)現(xiàn)了微小缺陷。

1 軸瓦的特點

汽輪機(jī)軸瓦合金為巴氏合金,巴氏合金按化學(xué)成分分為兩類：即錫基軸承合金和鉛基軸承合金[2]。本機(jī)組軸瓦是鉛基軸承合金，合金以Pb為基礎(chǔ)，加入少量的Sn、Sb、Cu組成合金，牌號為ZChPbSb16-16-2。這種合金耐磨性好，常用于汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等高速重載軸承上，在運行中，轉(zhuǎn)子高速運轉(zhuǎn)，會在軸瓦上產(chǎn)生很大的徑向、軸向載荷，這樣在使用過程中會經(jīng)常碰到軸瓦瓦面合金損壞的情況，例如：脫胎、裂紋、局部脫落或磨損腐蝕等[3],從而引發(fā)燒瓦、停機(jī)事故。缺陷產(chǎn)生的原因較多，例如：制造時澆注質(zhì)量問題、運行操作因素、檢修安裝方面等。

在檢測汽輪機(jī)軸瓦時，為了保證檢測質(zhì)量，工作中需要嚴(yán)格執(zhí)行檢測工藝并對工序進(jìn)行優(yōu)化，確保檢測靈敏度和發(fā)現(xiàn)缺陷的能力，有效地保證發(fā)電廠的安全運行。

2 檢測方法的選擇

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，軸瓦可采用滲透檢測方法進(jìn)行表面開口性缺陷的檢測，能有效發(fā)現(xiàn)巴氏合金復(fù)合層表面裂紋、氣孔等缺陷，以及判別軸瓦的巴氏合金復(fù)合層與基體結(jié)合面的熔合情況，滲透檢測的檢測面為巴氏合金瓦表面和側(cè)面巴氏合金復(fù)合層與基體的結(jié)合面處。

按照NB/T 47013.5-2015《承壓設(shè)備無損檢測 第5部分：滲透檢測》標(biāo)準(zhǔn)4.5.3.4條規(guī)定:對現(xiàn)場無水源、電源的檢測宜采用溶劑去除型著色法；4.5.3.6條規(guī)定對于大工件的局部檢測，宜采用溶劑去除型著色法或溶劑去除型熒光法。從汽機(jī)房檢修現(xiàn)場的條件和靈敏度兩方面考慮，決定采用溶劑去除型著色法，滲透檢測劑品牌是DPT-5著色滲透探傷劑。由于機(jī)組檢修處于夏季，工件溫度在20～30 ℃，檢測時無需用淬火鋁合金試塊對滲透檢測系統(tǒng)進(jìn)行非標(biāo)溫度鑒定。

3 滲透檢測工藝程序

3.1 預(yù)處理

在役機(jī)組的軸瓦進(jìn)行拆卸后，軸瓦表面光潔、平整，不需進(jìn)行修磨；但是運行后的軸瓦通常有防護(hù)油層，進(jìn)行滲透檢測時必須將油污清洗干凈?？紤]到軸瓦的檢測面較大、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜和成本高等，清洗分粗洗和精洗兩步進(jìn)行。粗洗時用抹布沾“洗潔精”水進(jìn)行清洗，等表面干燥后再用溶劑進(jìn)行表面清洗。最終清洗完成后，檢測面上遺留的溶劑和水分必須確保干燥，保證在施加滲透劑前不被污染。

3.2 施加滲透劑和滲透時間

根據(jù)工件情況，用刷涂法對軸瓦進(jìn)行施加，滲透時間為10 min，并同時用鍍鉻B型試塊驗證檢測系統(tǒng)的靈敏度和操作工藝的正確性。

3.3 去除多余滲透劑

在檢測中使用的是溶劑去除型滲透劑,為了保證被檢表面清洗徹底，無殘余的滲透劑影響顯像效果，先用不起毛、吸濕性好的軟紙沿一個方向盡可能擦去被測表面上多余的滲透劑，然后將清洗劑噴于干凈的紙上，沿一個方向擦，不要來回涂抹，擦過的紙不能重復(fù)使用，最后再用干凈的軟紙不加任何清洗劑干擦一遍。

3.4 干燥處理

由于采用溶劑進(jìn)行去除，去除完后在室溫下進(jìn)行干燥，確保檢測面在施加顯像劑前已干燥且時間不宜過長。

3.5 顯像及顯像時間

將顯像劑搖勻后，均勻噴灑在整個被檢表面，并保持一段時間，顯像時間為10 min。

3.6 觀察

顯像劑噴灑后對檢測面進(jìn)行及時觀察，發(fā)現(xiàn)其中一塊軸瓦檢測面上出現(xiàn)了一條跡痕顯示，顯像10 min時,可疑跡痕顯示如圖1所示，30 min時可疑跡痕顯示沒有明顯變化(見圖2)；B型靈敏度試塊顯示見圖3。根據(jù)圖3所示的靈敏度試塊的顯示情況，試塊上能清楚顯示3個點的裂紋，此次檢測工藝操作和檢測靈敏度符合要求。

圖1 顯像10 min時的可疑顯示

圖2 顯像30 min時的可疑顯示

圖3 B型靈敏度試塊顯示

3.7 顯示分析

滲透檢測顯示分為相關(guān)顯示、非相關(guān)顯示和虛假顯示。對于以上可疑跡痕顯示的情況，分析如下： ① 顯示的位置處在軸瓦的合金結(jié)合線附近；根據(jù)軸瓦和軸承的受力狀態(tài)，合金層沿邊緣開裂的可能性較大，該可疑跡痕顯示極有可能是運行過程中產(chǎn)生的結(jié)合層細(xì)微開口缺陷；② 運行時軸瓦長時間浸泡在潤滑油中，軸瓦邊緣開口部位存在殘留潤滑油未清洗干凈，在滲透檢測時不能完全吸收滲透劑，該顯示可能是顯像劑吸附出來的殘留在里面的潤滑油[4]。綜合分析后，決定按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行復(fù)驗，改進(jìn)工藝、延長時間后重新進(jìn)行滲透檢測，從而驗證該可疑跡痕顯示是否屬于相關(guān)顯示。

4 操作工藝的改進(jìn)

考慮到軸瓦的表面光潔、平整，缺陷可能比較細(xì)微，為了提高檢測的靈敏度和細(xì)微缺陷顯示的可能性，在操作過程中對滲透及滲透時間、去除多余滲透劑、顯像及顯像時間等3個工藝進(jìn)行了調(diào)整和改進(jìn)[5]。

4.1 滲透及滲透時間

重新對表面進(jìn)行徹底清洗，特別注意結(jié)合層位置的清洗效果，符合滲透檢測條件后，開始施加滲透劑，時刻觀察表面濕潤狀態(tài)，并通過補充滲透劑的方式保持濕潤狀態(tài)；考慮到結(jié)合層可能存在微小缺陷,把滲透時間延長到20 min。同時，使用鍍鉻B型試塊，證明檢測系統(tǒng)的靈敏度和操作工藝的正確性。

4.2 去除多余的滲透劑

由于軸瓦表面光滑平整，在進(jìn)行多余滲透劑去除時，一直使用干紙巾進(jìn)行擦拭，直至達(dá)到滿意的效果。擦拭過程中并未采用常規(guī)的檢測工藝，將清洗劑噴在紙巾上進(jìn)行去除。

4.3 顯像及顯像時間

噴灑顯像劑時應(yīng)盡量保證顯像劑層薄而均勻，避免過厚的顯像劑層，掩蓋細(xì)小缺陷里反滲的滲透劑；并時刻保持觀察，把顯像時間延長至20 min。

4.4 觀察

顯像劑噴灑后對檢測面進(jìn)行了及時觀察，顯像20 min左右發(fā)現(xiàn)，原來出現(xiàn)可疑跡痕顯示的檢測面上，出現(xiàn)了一條帶有滲透劑反滲的跡痕顯示，經(jīng)分析判斷為缺陷相關(guān)顯示，顯像20 min時顯示如圖4所示。改進(jìn)工藝后的B型靈敏度試塊顯示如圖5所示。

圖4 改進(jìn)工藝后顯像20 min時的相關(guān)顯示

圖5 改進(jìn)工藝后的B型靈敏度試塊顯示

根據(jù)缺陷跡痕顯示的特點，該相關(guān)顯示是軸瓦的裂紋顯示，是運行過程中軸瓦和軸承受力引起的細(xì)微邊緣開裂。

4.5 質(zhì)量驗收

根據(jù)DL/T 5210.3-2018 《電力建設(shè)施工質(zhì)量驗收規(guī)程 第3部分：汽輪發(fā)電機(jī)組》 6.1.18節(jié)推力軸承檢查安裝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和檢驗方法表中的驗收要求，軸瓦表面應(yīng)無夾渣、氣孔、凹坑、裂紋等缺陷。該軸瓦中存在裂紋跡痕顯示，建議進(jìn)行后續(xù)的修復(fù)處理。

5 結(jié)語

機(jī)組維護(hù)時，軸瓦細(xì)微缺陷的及時發(fā)現(xiàn)對軸瓦的修復(fù)和機(jī)組的運行起著關(guān)鍵作用，是電廠生產(chǎn)效率、運行效益的保障。滲透檢測應(yīng)根據(jù)部件的運行環(huán)境對潛在缺陷進(jìn)行分析，選擇合適的滲透時間，靈活應(yīng)用滲透劑的去除方式，以及控制顯像劑噴灑厚度和增加顯像時間，從而提高滲透檢測的靈敏度，確保不發(fā)生危險缺陷漏檢的情況。