汽轮机超声波探伤仪使用之三焊接转子
转子是汽轮机的核心部件，其结构形式很多，如整锻转子、套装转子、焊接转子和组合转子等。但在大型汽轮机（特别是半转速机组）的制造过程中，焊接结构的转子具有其他结构的转子所不具备的优势：①设计灵活、结构紧凑，可利用较小的锻件，易于锻造，易于保证内在质量；②内部可形成空腔，减轻了转子重量，减薄了壁厚，使转子的内外温差降低，减小了转子热应力，也提高了临界转速；③由于转子由多个轮盘组焊而成，每一段轮盘都可进行完善的热处理，易于各截面进行探伤检查，发现缺陷时也易于返修和更换；④可避免整锻转子在温度作用下因钢锭成分、组织及性能方面的不均匀而引起变形；⑤转子各部分可采用不同材料，以满足不同工作部位对材料性能的不同要求，合理的使用合金材料；⑥采用焊接转子可解决大锻件锻造难度大的问题；⑦大功率机组汽轮机如采用焊接转子则更适合用于调峰机组。但是，焊接转子对材料的焊接性能要求高，焊接技术复杂，焊后的探伤要求高和难度大已成为制约焊接转子发展的瓶颈。
1 主题内容与适用范围
1.1 本规程规定了汽轮机焊接转子大轴对接焊缝（以下简称转子焊缝）超声波探伤的基本要求、探伤方法、验收标准、检验周期和技术档案管理等。
1.2 本规程适用于国产汽轮机（含在役和新建机组）转子焊缝的超声波探伤。
国产水力发电机组和核动力发电机组，其转子焊缝的超声波探伤可参照应用。
1.3 对进口机组（包括引进技术制造的机组）的转子焊缝，原则上执行厂家提供的探伤标准。如厂家未提供有关探伤标准，可参照本规程执行；如厂家提供的探伤标准低于本规程的要求时，可由主管部门研究确定。
2 引用标准
gb 12604—1—90 无损检测术语 超声检测
gb 11345—89 钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级
jb 1582—85 汽轮机、汽轮发电机转子和主轴锻件超声探伤方法
zbj 04001—87 a型脉冲反射式超声探伤系统工作性能测试方法
zby 230—84 a型脉冲反射式超声波探伤仪通用技术条件
zby 231—84 超声探伤用探头性能测试方法
3 探伤方法
3.1 基本要求
3.1.1 从事该项工作的探伤人员，必须经培训考试，并取得ⅱ级及以上资格证书。
3.1.2 被探工件表面应做到清洁、无锈蚀和无氧化皮，表面粗糙度应不大于6.3μm。
3.1.3 为保证探伤结果的准确性，在探伤前应查明转子焊缝的结构型式及相应的尺寸。
3.1.4 转子焊接应进行100%的探伤。
3.2 探伤方式
3.2.1 转子焊缝主要采用频率为2～5mhz探头，在外圆分别进行纵波接触法和横波接触法探伤。
3.2.2 复核缺陷时，可以采用接触式聚焦纵波直探头和聚焦横波斜探头探伤。
3.3 设备要求
3.3.1 超声波探伤仪频带宽度至少为2～5 mhz。
3.3.2 探伤仪应备有可按1db或2db间隔进行全量程调节，zui大衰减量不低于60db的衰减器。衰减器的度应在任意12 db中误差不超过±1 db。
3.3.3 仪器的水平线性误差应小于2%，垂直线性误差应小于5%。直探头远场分辨力应大于等于30db，斜探头分辨力应大于等于6db。按zbj 04001—87《a型脉冲反射式超声探伤系统工作性能测试方法》的规定进行测量。
3.3.4 探头性能应按zby 231—84《超声探伤用探头性能测试方法》的规定进行测量。
3.4 试块
转子的焊缝底部两侧加工有45°或61°的助探角，为了分别确定两种不同助探角的探伤灵敏度和对所探缺陷进行对比，应采用 sdq-ⅰ型试块。
3.5 探伤灵敏度
3.5.1 纵波探伤灵敏度应能有效地发现被检焊缝中zui远距离处当量直径为φ2mm的平底孔反射体。
3.5.2 横波探伤灵敏度应符合gb 11345—89《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级》标准中b级的要求。
3.6 扫查要求
3.6.1 探头在探测面的位移速度应小于或等于150mm/s。相邻两次扫查之间应有一定的重叠宽度，其重叠宽度大于或等于扫查宽度的15%。
3.6.2 横波探伤时原则上要求用两种角度探头分别在焊缝单面两侧进行检验，如因转子结构原因无法在两侧检验时，可在一侧进行检验。
3.6.3 为探测焊缝及热影响区的横向缺陷，应采用横波探头进行平行和斜平行扫查。
3.6.4 纵波探伤时应使主声束在附录b图b1中的bb′之间进行扫查。
3.7 检验要求
探伤时要求对缺陷进行定位、定量并尽可能定性，同时记录缺陷的分布情况 。
3.8 纵波探伤
3.8.1 纵波探伤灵敏度调节，见附录 b。
3.8.2 在用直探头检查焊缝内部的立体型缺陷或与声束相垂直的平面型缺陷时，探头沿轴向移动的范围应符合第3.6.4条的规定。
3.8.3 如遇到底波信号或结构信号有明显降低或消失时，应及时查明发生这种现象的原因。
3.8.4 在用直探头对焊缝根部进行探伤时，应充分利用助探角斜面反射的纵波（或变型横波）对焊缝根部进行扫查。
3.8.5 对所探缺陷，可采用 avg等方法进行定量。
3.8.6 缺陷信号，一般按下述内容分类：
a.密集缺陷信号。在边长50mm的立方体内数量不少于5个、当量直径均大于或等于φ2mm的缺陷信号。
b.分散缺陷信号。在边长50mm的立方体内数量少于5个、当量直径大于或等于φ2mm的缺陷信号。
c.长条状缺陷信号。当量直径大于或等于φ2mm，指示长度大于或等于25mm的缺陷信号。
d.游动信号。探头在被探部位移动时，在示波屏上显示的埋藏深度变化值大于或等于25 mm的同一缺陷信号。
3.8.7 缺陷的测量与记录，一般包括下列内容：
a.分散缺陷。记录其当量直径和缺陷在焊缝中的坐标位置（轴向、周向和径向。下同）。
b.密集性缺陷。记录大于或等于φ2mm缺陷的当量及密集区边缘缺陷的坐标位置。
c.长条状缺陷。记录缺陷的zui大当量、指示长度及其坐标位置。
d.游动信号。记录信号的游动范围、缺陷的指示长度、zui大当量直径及其坐标位置。
注：对埋藏深度变化值小于或等于25mm的缺陷信号，可用游动信号作图法估判缺陷的位置和走向。
图1 缺陷长度修正
3.8.8 缺陷指示长度，应采用半波高度测长法进行测长。对测出的周向长度值应根据下式进行几何修正，见图1。
式中： lf——缺陷指示长度，mm；
l——与缺陷对应的外圆弧长（探头移动弧长），mm；
d——转子外径，mm；
h——缺陷距探测面深度，mm。
3.9 横波探伤
3.9.1 可采用频率为2～5mhz、折射角为36°～45°（k值为0.7～1.0）的横波探头。
3.9.2 横波探伤时应按gb 11345—89《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级》标准中 b级检验级进行灵敏度调节。
3.9.3 按gb 11345—89标准中有关距离-波幅曲线（dac曲线）的制作方法绘制dac曲线。
3.9.4 推荐采用附录 c的方法进行材质和表面曲率补偿。
3.9.5 记录位于定量线及定量线以上缺陷的反射波幅、指示长度和坐标位置。
3.9.6 缺陷指示长度的测量，推荐采用下述两种方法：
a.按 gb 11345—89标准第11.4.2条进行；
b.对波幅位于ⅱ区的缺陷用半波高度法测指示长度，波幅位于ⅲ区的缺陷用评定线灵敏度测指示长度。
3.9.7 对测出的周向长度值应按第3.8.8条的计算公式进行修正。
3.10 缺陷评定要求
3.10.1 在探测焊缝根部缺陷时，应根据焊缝的坡口型式、钝边尺寸、焊接工艺及助探角结构等，正确区分正常结构反射波和根部缺陷反射波。
3.10.2 在探测根部缺陷时，充分利用助探角探测的结果对缺陷进行评定。
3.10.3 确定缺陷性质时，可根据缺陷的尺寸、数量、形状、方位、分布情况、信号动态和静态特征及其他工艺因素综合分析，给出参考意见。
3.10.4 对于两个及两个以上反射波幅均达到应记录的条状缺陷，当其间距大于或等于8mm时，应分别计指示长度；当其间距小于8mm时，可将各缺陷作为一个缺陷，其指示长度为各缺陷的长度之和。
3.11 灵敏度校验
探伤结束时应校验灵敏度。如灵敏度变化大于2db,则所探数据无效，重新进行探伤。
4 验收标准
4.1 焊缝存在下列之一者评定为不合格:
a.裂纹；
b.未熔合；
c.未焊透；
d.长条状缺陷；
e.密集性缺陷；
f.当量直径大于或等于φ5mm平底孔的分散缺陷；
g.产生游动信号的缺陷；
h.横波探伤时，反射波幅位于判废线及判废线以上的缺陷；指示长度大于或等于25 mm的缺陷。
4.2 对判为不合格的缺陷应慎重对待，且必须进行复探。复探后确认缺陷超标时，应用断裂力学方法进行安全性评估。
5 探伤周期
5.1 新机组安装前必须进行探伤。
5.2 在役机组探伤周期如下：
5.2.1 运行10万h应进行探伤，以后探伤周期为5万h。
5.2.2 对转子焊缝探伤所发现的可疑信号，下次大修必须复查。
5.2.3 对发现超标缺陷的转子焊缝，应根据断裂力学评估确定探伤周期，但每次大修必须复查。
6 探伤报告及技术档案管理
6.1 探伤完毕后应出具书面报告。
6.2 探伤报告应包括下列内容：
a.机号、名称、材质、生产厂家及出厂日期；
b.该机投入运行的年、月、日，累计运行小时数，启停次数，事故次数及原因；
c.采用的探伤方法、标准和技术条件；
d.有关缺陷的各种数据和坐标位置（包括照片和图片）；
e.探伤条件、仪器型号、探伤频率、探头参数和探测灵敏度；
f.对缺陷的分析、处理意见和必要说明；
g.探伤日期、探伤人员和审核人员的资格等级、探伤人员及审核人员的签名。
6.3 探伤记录及报告应妥善保存。
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1.1 本规程规定了汽轮机焊接转子大轴对接焊缝（以下简称转子焊缝）超声波探伤的基本要求、探伤方法、验收标准、检验周期和技术档案管理等。
1.2 本规程适用于国产汽轮机（含在役和新建机组）转子焊缝的超声波探伤。
国产水力发电机组和核动力发电机组，其转子焊缝的超声波探伤可参照应用。
1.3 对进口机组（包括引进技术制造的机组）的转子焊缝，原则上执行厂家提供的探伤标准。如厂家未提供有关探伤标准，可参照本规程执行；如厂家提供的探伤标准低于本规程的要求时，可由主管部门研究确定。
2 引用标准
gb 12604—1—90 无损检测术语 超声检测
gb 11345—89 钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级
jb 1582—85 汽轮机、汽轮发电机转子和主轴锻件超声探伤方法
zbj 04001—87 a型脉冲反射式超声探伤系统工作性能测试方法
zby 230—84 a型脉冲反射式超声波探伤仪通用技术条件
zby 231—84 超声探伤用探头性能测试方法
3 探伤方法
3.1 基本要求
3.1.1 从事该项工作的探伤人员，必须经培训考试，并取得ⅱ级及以上资格证书。
3.1.2 被探工件表面应做到清洁、无锈蚀和无氧化皮，表面粗糙度应不大于6.3μm。
3.1.3 为保证探伤结果的准确性，在探伤前应查明转子焊缝的结构型式及相应的尺寸。
3.1.4 转子焊接应进行100%的探伤。
3.2 探伤方式
3.2.1 转子焊缝主要采用频率为2～5mhz探头，在外圆分别进行纵波接触法和横波接触法探伤。
3.2.2 复核缺陷时，可以采用接触式聚焦纵波直探头和聚焦横波斜探头探伤。
3.3 设备要求
3.3.1 超声波探伤仪频带宽度至少为2～5 mhz。
3.3.2 探伤仪应备有可按1db或2db间隔进行全量程调节，zui大衰减量不低于60db的衰减器。衰减器的度应在任意12 db中误差不超过±1 db。
3.3.3 仪器的水平线性误差应小于2%，垂直线性误差应小于5%。直探头远场分辨力应大于等于30db，斜探头分辨力应大于等于6db。按zbj 04001—87《a型脉冲反射式超声探伤系统工作性能测试方法》的规定进行测量。
3.3.4 探头性能应按zby 231—84《超声探伤用探头性能测试方法》的规定进行测量。
3.4 试块
转子的焊缝底部两侧加工有45°或61°的助探角，为了分别确定两种不同助探角的探伤灵敏度和对所探缺陷进行对比，应采用 sdq-ⅰ型试块。
3.5 探伤灵敏度
3.5.1 纵波探伤灵敏度应能有效地发现被检焊缝中zui远距离处当量直径为φ2mm的平底孔反射体。
3.5.2 横波探伤灵敏度应符合gb 11345—89《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级》标准中b级的要求。
3.6 扫查要求
3.6.1 探头在探测面的位移速度应小于或等于150mm/s。相邻两次扫查之间应有一定的重叠宽度，其重叠宽度大于或等于扫查宽度的15%。
3.6.2 横波探伤时原则上要求用两种角度探头分别在焊缝单面两侧进行检验，如因转子结构原因无法在两侧检验时，可在一侧进行检验。
3.6.3 为探测焊缝及热影响区的横向缺陷，应采用横波探头进行平行和斜平行扫查。
3.6.4 纵波探伤时应使主声束在附录b图b1中的bb′之间进行扫查。
3.7 检验要求
探伤时要求对缺陷进行定位、定量并尽可能定性，同时记录缺陷的分布情况 。
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3.8.1 纵波探伤灵敏度调节，见附录 b。
3.8.2 在用直探头检查焊缝内部的立体型缺陷或与声束相垂直的平面型缺陷时，探头沿轴向移动的范围应符合第3.6.4条的规定。
3.8.3 如遇到底波信号或结构信号有明显降低或消失时，应及时查明发生这种现象的原因。
3.8.4 在用直探头对焊缝根部进行探伤时，应充分利用助探角斜面反射的纵波（或变型横波）对焊缝根部进行扫查。
3.8.5 对所探缺陷，可采用 avg等方法进行定量。
3.8.6 缺陷信号，一般按下述内容分类：
a.密集缺陷信号。在边长50mm的立方体内数量不少于5个、当量直径均大于或等于φ2mm的缺陷信号。
b.分散缺陷信号。在边长50mm的立方体内数量少于5个、当量直径大于或等于φ2mm的缺陷信号。
c.长条状缺陷信号。当量直径大于或等于φ2mm，指示长度大于或等于25mm的缺陷信号。
d.游动信号。探头在被探部位移动时，在示波屏上显示的埋藏深度变化值大于或等于25 mm的同一缺陷信号。
3.8.7 缺陷的测量与记录，一般包括下列内容：
a.分散缺陷。记录其当量直径和缺陷在焊缝中的坐标位置（轴向、周向和径向。下同）。
b.密集性缺陷。记录大于或等于φ2mm缺陷的当量及密集区边缘缺陷的坐标位置。
c.长条状缺陷。记录缺陷的zui大当量、指示长度及其坐标位置。
d.游动信号。记录信号的游动范围、缺陷的指示长度、zui大当量直径及其坐标位置。
注：对埋藏深度变化值小于或等于25mm的缺陷信号，可用游动信号作图法估判缺陷的位置和走向。
图1 缺陷长度修正
3.8.8 缺陷指示长度，应采用半波高度测长法进行测长。对测出的周向长度值应根据下式进行几何修正，见图1。
式中： lf——缺陷指示长度，mm；
l——与缺陷对应的外圆弧长（探头移动弧长），mm；
d——转子外径，mm；
h——缺陷距探测面深度，mm。
3.9 横波探伤
3.9.1 可采用频率为2～5mhz、折射角为36°～45°（k值为0.7～1.0）的横波探头。
3.9.2 横波探伤时应按gb 11345—89《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级》标准中 b级检验级进行灵敏度调节。
3.9.3 按gb 11345—89标准中有关距离-波幅曲线（dac曲线）的制作方法绘制dac曲线。
3.9.4 推荐采用附录 c的方法进行材质和表面曲率补偿。
3.9.5 记录位于定量线及定量线以上缺陷的反射波幅、指示长度和坐标位置。
3.9.6 缺陷指示长度的测量，推荐采用下述两种方法：
a.按 gb 11345—89标准第11.4.2条进行；
b.对波幅位于ⅱ区的缺陷用半波高度法测指示长度，波幅位于ⅲ区的缺陷用评定线灵敏度测指示长度。
3.9.7 对测出的周向长度值应按第3.8.8条的计算公式进行修正。
3.10 缺陷评定要求
3.10.1 在探测焊缝根部缺陷时，应根据焊缝的坡口型式、钝边尺寸、焊接工艺及助探角结构等，正确区分正常结构反射波和根部缺陷反射波。
3.10.2 在探测根部缺陷时，充分利用助探角探测的结果对缺陷进行评定。
3.10.3 确定缺陷性质时，可根据缺陷的尺寸、数量、形状、方位、分布情况、信号动态和静态特征及其他工艺因素综合分析，给出参考意见。
3.10.4 对于两个及两个以上反射波幅均达到应记录的条状缺陷，当其间距大于或等于8mm时，应分别计指示长度；当其间距小于8mm时，可将各缺陷作为一个缺陷，其指示长度为各缺陷的长度之和。
3.11 灵敏度校验
探伤结束时应校验灵敏度。如灵敏度变化大于2db,则所探数据无效，重新进行探伤。
4 验收标准
4.1 焊缝存在下列之一者评定为不合格:
a.裂纹；
b.未熔合；
c.未焊透；
d.长条状缺陷；
e.密集性缺陷；
f.当量直径大于或等于φ5mm平底孔的分散缺陷；
g.产生游动信号的缺陷；
h.横波探伤时，反射波幅位于判废线及判废线以上的缺陷；指示长度大于或等于25 mm的缺陷。
4.2 对判为不合格的缺陷应慎重对待，且必须进行复探。复探后确认缺陷超标时，应用断裂力学方法进行安全性评估。
5 探伤周期
5.1 新机组安装前必须进行探伤。
5.2 在役机组探伤周期如下：
5.2.1 运行10万h应进行探伤，以后探伤周期为5万h。
5.2.2 对转子焊缝探伤所发现的可疑信号，下次大修必须复查。
5.2.3 对发现超标缺陷的转子焊缝，应根据断裂力学评估确定探伤周期，但每次大修必须复查。
6 探伤报告及技术档案管理
6.1 探伤完毕后应出具书面报告。
6.2 探伤报告应包括下列内容：
a.机号、名称、材质、生产厂家及出厂日期；
b.该机投入运行的年、月、日，累计运行小时数，启停次数，事故次数及原因；
c.采用的探伤方法、标准和技术条件；
d.有关缺陷的各种数据和坐标位置（包括照片和图片）；
e.探伤条件、仪器型号、探伤频率、探头参数和探测灵敏度；
f.对缺陷的分析、处理意见和必要说明；
g.探伤日期、探伤人员和审核人员的资格等级、探伤人员及审核人员的签名。
6.3 探伤记录及报告应妥善保存。
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