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摘要：发电机中护环是起紧固做用的，失效产生开裂，会造成机毁人亡的恶劣事件，所以对护环的监督及检测及为重要，下面对护环的金属监督与超声检测的工艺进行探究。
关键词：护环；超声检测；金属监督
发护环是发电机转子上最重要的部件，护环是靠过盈配合安装到转子体和中心环上的，护环在运行中受力复杂，有离心力、弯曲应力、装配应力等，而且最重要的是工作环境复杂恶劣，有硝酸根离子、滨海电厂还有氯离子，对于氢冷机组会存在氢气以及还有空气中的水都是腐蚀介质，所以护环最容易产生的缺陷就是应力腐蚀；同时火电机组受到深调峰的影响，负载变化大，导致护环可能产生疲劳裂纹。所以，护环的检测在深调峰机组中更要加强重视。
护环在电厂大修时按金属监督要求，护环应该进行100%的无损检测，包括外表面的目视检测、渗透检测、表面波检测以及对内部与内表面的超声检测。在检修中一般电厂不解体发电机转子，造成超声检测成为内部缺陷检测的唯一手段。所以下面对护环超声检测工艺进行分析与制定。
1护环结构与材料
护环其实就是厚壁圆筒锻件，而且护环材质为要求必须为无磁性材料，所以一般都选用无磁性的奥氏体钢（如18Mn5Cr或18Mn18Cr），目的是减少发电机端的电磁损耗，提高发电效率，减少磁漏。护环的结构是超声检测的重中之重，电厂能提供原厂图纸时，可直接看出护环结构，没有图纸时要用超声直探头测量出壁厚并分析出其主要尺寸与特征，包括台阶、凹槽等并画出简易图做为参考，工作中很多情況需要用直探头进行大概的结构分析。下面以某电厂的护环结构简图（轴向剖面）为例介绍（图1），护环外表面喷刷防护漆。
2检验范围和方法
为发现与工件表面垂直的缺陷如裂纹，要用斜探头进行检测，壁厚小于60mm也可以选择双晶直探头检测。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。因为该部位厚度相对较小，同时凹槽几何形状复杂，导致应力集中，容易发生裂纹。所以内表面AB段（见图1）为最易产生缺陷的区域，检测中应重点扫查并关注回波以及波形。
3探头参数的选择
由于护环为奥氏体组织，考虑其晶粒度粗大、组织不均匀，对声速和散射的影响。频率太高，对衰减的影响越大，穿透力降低，屏幕杂波过多，导致无法进行检测。为减少衰减，频率选1MHz；晶片尺寸的选择首先考虑能与护环完整的耦合接触，其次考虑近厂区的影响和能够发现护环下表面缺陷的能力，根据端角反射理论，K值选择0.8-1.0，保证内表面裂纹的检出。
4检验灵敏度确定
根据标准JB/T 10326-2002《在役发电机护环超声波检验技术》的DRU I试块确定基准灵敏度，使用DRU-I试块进行时基线校准以及K值与探头前沿的测定，将与被检护环厚度相同处的探伤灵敏度为Φ1mm×6mm发射波调至满屏80%高度后增益10dB为扫查灵敏度，且晶界回波≤20%。
5检验准备
首先要把护环外侧的涂层去掉，应不能用砂轮打磨，以免影响汽轮机的震动，可以用砂纸，也可以用与涂层想溶的药剂，检测前要对孔洞进行密封，防止耦合剂对转子内部造成腐蚀，为防止对护环表面的腐蚀，检测时采用机油做为耦合剂。
6扫查
确保护环中缺陷不漏检，圆周方向检测时应进行顺时针和逆时针扫查，同时还要在轴向也要进行双向扫查，双晶探头检测探头移动方向要与隔声层垂直，对于数字超声检测仪器检测速度要低于150mm/s。
7检测中的信号显示与分析
无缺陷的护环内，内表面不会产生反射回波。用纵波进行轴向扫查时，由于凹槽、台阶、过盈配合产生的压痕等结构的影响，可能出现结构固信号回波，这时可以通过对侧相反方向扫查来进行分析。
裂纹波形清晰、陡直、波根较窄。但根据波形很难辨认信号是否为裂纹回波，需进一步分析。护环产生的轴向裂纹主要有两类，一种在内表面上并与内表面垂直图（2）第二种是与护环内表面呈一定角度的裂纹图（3）。受护环运行方式及受力的影响，一旦出现裂纹，以前者为多。
从实际检测上分析，图2所示的轴向裂纹引起的反射类近似于端角反射，回波较强。从两侧分别检测时，直射法可以扫查到，信号幅度最强点也都是主声束在端角位置的回波。所以从两侧检验的幅度值相差不大、水平定位交于一点、深度显示一致。图3倾斜裂纹从两侧探测特征有三点：①一侧由一次波检测发现，另一侧需要二次反射波才能发现裂纹。②水平距离要进行修正，结果接近于一点。
护环是汽轮机上的重要部件，在其生产制作过程中进行了严格的检验，很少存在原始缺陷，故在役检查时，对于任何达到或超过检验灵敏度的异常反射都必须予以高度重视，如确定为缺陷（条件允许最好进行内部验证），一般可认为是在运行中产生的，必须考虑其发展趋势以及可能带来的灾难性后果。
8结论
在检修中对护环进行超声检测时，要注意以下方面：①对结构较薄和存在应力腐蚀风险的AB段区域，检测中要重点扫查分析。②护环为奥氏体组织，要选择低频率探头，以减少衰减。⑨为发现垂直于工件表面的裂纹要选用斜探头进行检测，厚度小于60mm可选用双晶片探头探伤。④检测是必须进行周向和轴向的正反双向扫查，能保证发现不同方向的缺陷，并区分伪缺陷。⑤注意裂纹回波的分析以及结构性回的分辨。
关键词：护环；超声检测；金属监督
发护环是发电机转子上最重要的部件，护环是靠过盈配合安装到转子体和中心环上的，护环在运行中受力复杂，有离心力、弯曲应力、装配应力等，而且最重要的是工作环境复杂恶劣，有硝酸根离子、滨海电厂还有氯离子，对于氢冷机组会存在氢气以及还有空气中的水都是腐蚀介质，所以护环最容易产生的缺陷就是应力腐蚀；同时火电机组受到深调峰的影响，负载变化大，导致护环可能产生疲劳裂纹。所以，护环的检测在深调峰机组中更要加强重视。
护环在电厂大修时按金属监督要求，护环应该进行100%的无损检测，包括外表面的目视检测、渗透检测、表面波检测以及对内部与内表面的超声检测。在检修中一般电厂不解体发电机转子，造成超声检测成为内部缺陷检测的唯一手段。所以下面对护环超声检测工艺进行分析与制定。
1护环结构与材料
护环其实就是厚壁圆筒锻件，而且护环材质为要求必须为无磁性材料，所以一般都选用无磁性的奥氏体钢（如18Mn5Cr或18Mn18Cr），目的是减少发电机端的电磁损耗，提高发电效率，减少磁漏。护环的结构是超声检测的重中之重，电厂能提供原厂图纸时，可直接看出护环结构，没有图纸时要用超声直探头测量出壁厚并分析出其主要尺寸与特征，包括台阶、凹槽等并画出简易图做为参考，工作中很多情況需要用直探头进行大概的结构分析。下面以某电厂的护环结构简图（轴向剖面）为例介绍（图1），护环外表面喷刷防护漆。
2检验范围和方法
为发现与工件表面垂直的缺陷如裂纹，要用斜探头进行检测，壁厚小于60mm也可以选择双晶直探头检测。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。因为该部位厚度相对较小，同时凹槽几何形状复杂，导致应力集中，容易发生裂纹。所以内表面AB段（见图1）为最易产生缺陷的区域，检测中应重点扫查并关注回波以及波形。
3探头参数的选择
由于护环为奥氏体组织，考虑其晶粒度粗大、组织不均匀，对声速和散射的影响。频率太高，对衰减的影响越大，穿透力降低，屏幕杂波过多，导致无法进行检测。为减少衰减，频率选1MHz；晶片尺寸的选择首先考虑能与护环完整的耦合接触，其次考虑近厂区的影响和能够发现护环下表面缺陷的能力，根据端角反射理论，K值选择0.8-1.0，保证内表面裂纹的检出。
4检验灵敏度确定
根据标准JB/T 10326-2002《在役发电机护环超声波检验技术》的DRU I试块确定基准灵敏度，使用DRU-I试块进行时基线校准以及K值与探头前沿的测定，将与被检护环厚度相同处的探伤灵敏度为Φ1mm×6mm发射波调至满屏80%高度后增益10dB为扫查灵敏度，且晶界回波≤20%。
5检验准备
首先要把护环外侧的涂层去掉，应不能用砂轮打磨，以免影响汽轮机的震动，可以用砂纸，也可以用与涂层想溶的药剂，检测前要对孔洞进行密封，防止耦合剂对转子内部造成腐蚀，为防止对护环表面的腐蚀，检测时采用机油做为耦合剂。
6扫查
确保护环中缺陷不漏检，圆周方向检测时应进行顺时针和逆时针扫查，同时还要在轴向也要进行双向扫查，双晶探头检测探头移动方向要与隔声层垂直，对于数字超声检测仪器检测速度要低于150mm/s。
7检测中的信号显示与分析
无缺陷的护环内，内表面不会产生反射回波。用纵波进行轴向扫查时，由于凹槽、台阶、过盈配合产生的压痕等结构的影响，可能出现结构固信号回波，这时可以通过对侧相反方向扫查来进行分析。
裂纹波形清晰、陡直、波根较窄。但根据波形很难辨认信号是否为裂纹回波，需进一步分析。护环产生的轴向裂纹主要有两类，一种在内表面上并与内表面垂直图（2）第二种是与护环内表面呈一定角度的裂纹图（3）。受护环运行方式及受力的影响，一旦出现裂纹，以前者为多。
从实际检测上分析，图2所示的轴向裂纹引起的反射类近似于端角反射，回波较强。从两侧分别检测时，直射法可以扫查到，信号幅度最强点也都是主声束在端角位置的回波。所以从两侧检验的幅度值相差不大、水平定位交于一点、深度显示一致。图3倾斜裂纹从两侧探测特征有三点：①一侧由一次波检测发现，另一侧需要二次反射波才能发现裂纹。②水平距离要进行修正，结果接近于一点。
护环是汽轮机上的重要部件，在其生产制作过程中进行了严格的检验，很少存在原始缺陷，故在役检查时，对于任何达到或超过检验灵敏度的异常反射都必须予以高度重视，如确定为缺陷（条件允许最好进行内部验证），一般可认为是在运行中产生的，必须考虑其发展趋势以及可能带来的灾难性后果。
8结论
在检修中对护环进行超声检测时，要注意以下方面：①对结构较薄和存在应力腐蚀风险的AB段区域，检测中要重点扫查分析。②护环为奥氏体组织，要选择低频率探头，以减少衰减。⑨为发现垂直于工件表面的裂纹要选用斜探头进行检测，厚度小于60mm可选用双晶片探头探伤。④检测是必须进行周向和轴向的正反双向扫查，能保证发现不同方向的缺陷，并区分伪缺陷。⑤注意裂纹回波的分析以及结构性回的分辨。