机械设备服务介绍

汽轮机作为电力、石化等行业的核心动力设备，其运行可靠性直接关系到生产安全与效率。超声检测技术因具备穿透力强、灵敏度高、对缺陷定位准确等特点，成为汽轮机无损探伤的关键手段。然而，超声检测的结果依赖于规范的操作流程与严格的质量控制，任何环节的疏漏都可能导致缺陷误判或漏检，进而埋下设备安全隐患。本文围绕汽轮机超声检测的操作规范与质量控制要点展开分析，为现场检测实践提供针对性指引。

超声检测前的设备与人员准备规范

超声检测的准确性首先依赖于设备的状态与人员的能力。检测前需对超声仪、探头、耦合剂等设备进行全面校准：超声仪要检查灵敏度余量（需满足被检件厚度的检测要求，比如检测50mm厚的汽缸体，灵敏度余量应≥40dB）、时基线性（误差≤1%），可通过标准试块（如CSK-ⅠA）进行校准；探头需校准前沿距离（误差≤0.5mm）、K值（误差≤0.1），对于汽轮机常用的斜探头（如K1、K2），需用CSK-ⅡA试块验证声束指向性；耦合剂应选择与被检材料相容性好、声阻抗匹配的类型，如检测碳钢转子用机油，检测高温部件用耐高温硅脂，避免使用水基耦合剂（易蒸发导致耦合失效）。

人员资质是确保检测质量的核心要素。检测人员需持有国家或行业认可的超声检测资格证（如UTⅡ级及以上），且具备至少2年以上汽轮机检测经验——汽轮机结构复杂（如叶根槽、螺栓孔等异形部位），缺乏经验易导致缺陷漏检。此外，检测前需组织技术交底，让人员熟悉被检件的结构图纸（如转子的轴向尺寸、叶片的安装角度）、材料特性（如2Cr13不锈钢的声学特性）及常见缺陷类型（如转子的疲劳裂纹、汽缸的铸造夹渣）。

被检件的预处理直接影响耦合效果与信号质量。需清理表面的油污、锈迹、氧化皮（可用钢丝刷、砂纸打磨），确保表面粗糙度达到Ra≤6.3μm——若表面过于粗糙，耦合剂无法均匀填充间隙，会导致声能反射损失，信号幅度降低。对于有涂层的部件（如汽缸的防腐涂层），需确认涂层厚度（≤0.5mm时可直接检测，超过则需打磨去除），避免涂层干扰缺陷信号。

汽轮机关键部件的超声检测操作要点

转子是汽轮机的核心部件，其缺陷（如轴颈裂纹、叶轮夹渣、叶根疲劳纹）直接威胁机组安全。轴颈检测常用直探头（2.5MHz，Φ20mm），沿轴向与径向交叉扫查，重点关注轴颈与轴承接触的部位（易产生疲劳裂纹）；叶轮检测需用斜探头（K1.5，2.5MHz），沿周向扫查轮缘与叶片的连接槽（叶根槽），因叶根槽为异形结构，需调整探头角度（如与槽面成30°）确保声束覆盖槽底；叶片根部检测用小角度斜探头（K0.8，5MHz），沿叶根槽的走向扫查，需注意叶片的安装角度（如30°或45°），避免声束与叶片表面平行导致漏检。

汽缸作为汽轮机的外壳，多为厚壁铸件（厚度可达200mm以上），常用低频直探头（1MHz，Φ30mm）检测，因低频声束穿透力强，能发现深层的铸造缺陷（如夹渣、气孔）；汽缸法兰的螺栓孔区域是应力集中区，需用斜探头（K2，2.5MHz）绕螺栓孔周向扫查，重点检查孔边10mm范围内的裂纹（易因螺栓预紧力过大产生）。

阀门部件（如阀杆、阀座）的检测需针对其结构特点调整方法：阀杆为细长轴，常用直探头沿轴向扫查，关注杆身与阀盘连接的过渡部位（易产生疲劳裂纹）；阀座为环形结构，需用斜探头沿径向扫查，重点检查密封面下方的缺陷（如腐蚀坑、裂纹）。

超声检测中的耦合与扫查规范

耦合剂的涂抹方式直接影响声能传递效率。需将耦合剂均匀涂抹在探头表面或被检件表面，涂抹量以覆盖探头底面为宜——过多会导致声束扩散（信号幅度降低），过少则无法填充表面间隙（耦合不良）。对于垂直面或顶面检测，需使用粘性较大的耦合剂（如甘油），避免耦合剂流淌；对于高温部件（如运行后的转子，温度≥100℃），需使用高温耦合剂（如耐高温油脂），防止耦合剂受热蒸发。

扫查方式需确保声束覆盖被检区域的所有部位。手动扫查时，探头移动速度应≤150mm/s，扫查重叠量≥10%（避免漏检）；对于规则表面（如转子轴颈），采用直线扫查；对于异形表面（如叶根槽），采用曲线扫查或扇形扫查（探头绕缺陷可能出现的位置旋转）；对于大面积区域（如汽缸体），采用网格扫查（扫查线间距≤探头晶片尺寸的一半）。

扫查时的探头压力需保持恒定。压力过大（如超过10N）会导致探头磨损（前沿距离变化），压力过小（如小于5N）会导致耦合不良（信号弱）。检测人员可通过手感控制压力——探头与被检件表面接触时，耦合剂轻微挤压出边缘即可。

缺陷信号的识别与评定规范

缺陷信号的识别需区分真实缺陷与伪信号。伪信号常见于表面粗糙、耦合剂气泡、设备噪声，其特点是信号不连续、无固定位置，通过清理表面、更换耦合剂、调整仪器滤波（如设置50Hz低通滤波）可消除；真实缺陷信号的特点是连续、有固定位置、幅度随探头移动而变化（如裂纹信号呈线性，幅度随探头沿裂纹走向移动而升高）。

缺陷的定位需基于仪器的时基线性。例如，检测50mm厚的汽缸体，使用直探头时，声速为5900m/s（碳钢），时基线性校准为10mm/格，若缺陷信号出现在第3格，则缺陷深度为30mm。对于斜探头检测（如叶轮叶根），需通过K值计算缺陷的水平距离（水平距离=K×缺陷深度）与周向位置（结合探头的扫查角度）。

缺陷的评定需依据相关标准。例如，DL/T 694-2012《汽轮机叶片超声波探伤规程》规定，叶片根部裂纹长度≥2mm为不合格；GB/T 11345-2013《焊缝无损检测 超声检测 技术、检测等级和评定》规定，转子轴颈的夹渣面积≥0.5cm²需进行处理。评定时需记录缺陷的类型（裂纹、夹渣、气孔）、位置（轴向、径向、周向坐标）、尺寸（长度、深度、面积），并附示意图（如缺陷在转子轴颈的300mm轴向位置、5mm径向深度）。

超声检测过程中的质量控制要点

检测工艺卡是操作的依据，需提前制定并审核。工艺卡应包含被检件信息（名称、编号、材料、厚度）、设备参数（超声仪型号、探头型号、耦合剂类型）、检测部位（轴颈、叶轮、叶片）、扫查方式（直线、曲线、网格）、评定标准（DL/T 694-2012、GB/T 11345-2013）等内容，检测人员必须严格按工艺卡操作，不得随意更改参数。

检测记录需完整、真实。记录内容包括设备编号、探头参数（前沿距离、K值）、校准数据（灵敏度余量、时基线性）、被检件表面状态（粗糙度、涂层厚度）、缺陷信息（位置、类型、尺寸）、检测人员（姓名、资格证号）、检测日期等，记录需用钢笔或签字笔填写，不得涂改（如需修改，需在修改处签字确认）。

复检制度是避免误判的关键。对于可疑信号（如信号幅度接近评定阈值）或不合格缺陷，需由另一名UTⅡ级及以上人员用相同或不同的方法复检（如用直探头复检斜探头发现的缺陷）。复检时需使用同一台超声仪、相同的探头参数，确保结果的一致性。

汽轮机超声检测中的常见问题与解决措施

耦合不良导致信号弱是常见问题，解决措施包括：清理被检件表面的油污、锈迹（用丙酮擦拭）、更换粘性更大的耦合剂（如甘油代替机油）、调整探头压力（增加至8-10N）。

伪信号干扰导致误判的解决措施：使用标准试块验证仪器的稳定性（如用CSK-ⅠA试块检测仪器的噪声水平，噪声幅度≤10%满屏为合格）、优化扫查方式（如采用交叉扫查，从不同方向检测同一部位）、使用信号增强功能（如仪器的“峰值保持”功能，突出缺陷信号）。

缺陷定位不准确的解决措施：校准仪器的时基线性（用CSK-ⅢA试块调整时基轴，确保误差≤1%）、使用定位试块（如自制的汽轮机部件模拟试块，验证缺陷位置的准确性）、采用多探头交叉检测（如用K1和K2探头检测同一缺陷，对比定位结果）。

深层缺陷检出率低的解决措施：使用低频探头（如1MHz代替2.5MHz，增加穿透力）、提高仪器灵敏度（增加10-15dB灵敏度余量）、采用二次波检测（利用声束在被检件底面的反射波检测深层缺陷，适用于厚度≥100mm的汽缸体）。

超声检测后的结果反馈与追溯

检测结果需及时反馈给设备管理部门。反馈内容包括缺陷的位置（如转子轴颈的300mm轴向位置、5mm径向深度）、类型（疲劳裂纹）、尺寸（长度3mm、深度2mm）及建议的处理措施（如打磨裂纹区域至无缺陷，再进行渗透检测验证）。对于重大缺陷（如转子裂纹长度≥5mm），需立即停机处理，避免缺陷扩展导致设备损坏。

建立检测档案是追溯缺陷发展的关键。档案应包含每次检测的记录、报告、校准数据、缺陷示意图等内容，便于跟踪缺陷的变化趋势（如转子裂纹从首次检测的1mm增长到第三次检测的3mm，说明缺陷在扩展，需缩短检测周期）。

缺陷原因分析是预防复发的核心。对于检测出的缺陷，需组织材料、工艺、运行人员分析原因：如转子裂纹可能因材料热处理不当（晶粒粗大）、加工误差（轴颈表面粗糙度超标）或运行负荷波动（应力集中）导致；汽缸夹渣可能因铸造时耐火材料混入钢水导致。针对原因制定整改措施（如优化热处理工艺、提高加工精度、稳定运行负荷），避免类似缺陷再次出现。