东方汽轮机有限公司 四川德阳 618000
摘要：本文阐述了MHI技术下的气轮机及其配套联合循环蒸汽轮机的铸件产品部件的无损检测方法。通过消化吸收引进的国外技术规范，对常规铸件零部件的检测要求、难点进行了分析讲解，并结合厂内常规产品的检验要求的差异，对常规铸件产品检测要领进行总结说明。解决了铸件产品的无损检测策划及技术准备，为以后常规铸件产品的顺利制造及交付打下良好基础，保证了常规铸件产品的质量检测要求和生产进度。
关键词：常规汽轮机、铸件、无损检测
1、前言
由于具有能效比高、污染小等优点，近年来燃气发电技术发展异常迅速，发展方向而也越来越向着高进汽初温、高压比的目标，各种新材料、新技术得到了广泛运用[1]。从日本三菱公司引进大功率常规汽轮机的生产制造技术，通过简短的前期技术准备和培训，进行了正式的常规国产化试制[2]。
常规汽轮机具有很高的透平进汽温度和压力比，国产化的试制首先就对材料及制造技术提出了严格要求，而无损检测作为对材料内部质量的一种重要验证及品质保证手段，因此在产品的国产化前，首先需要解决的就是对新检测技术的掌握和运用，即检测的‘国产化’[3]。同时按常规技术转让合同要求，对于首台常规汽轮机及其配套的联合循环蒸汽轮机的关键部件的加工制造质量，MHI都需要进行验证，即FAI（firstarticleinspection）首件检查，如果首件检查不能通过，后续台份继续执行FAI，而产品长期不能通过FAI，MHI就将收回工厂的制造生产权。因此如何尽快地掌握国外的先进检测技术，结合厂内实际，进行消化吸收，做到检测技术的‘国产化’，生产出满足图纸设计及用户要求的优质产品，顺利通过FAI见证检查，就成为了常规产品检测的重点。
2、常规铸件产品的检验要领
此次我公司从MHI引进为汽轮机蒸汽联合循环机组，包括常规汽轮机及其配套的蒸汽轮机，其中常规汽轮机为我公司第一次制造，蒸汽轮机与我公司的135MW机组结构、发电功率都基本类似，而同批引进的除产品的设计图纸、制造工艺还包括上述两个机型主要零部件的检测标准。以下将对主要铸件的无损检测按产品类别进行分类讲解。
2.1、进气缸无损检测要领
进气缸是空气流进入压气机的气流通道进口，缸体材料为球墨铸铁（材料牌号FCD450），该材料耐磨性、减振性及铸造性能好，在内常规及机床的曲轴、减速箱、飞轮等零件上应用较多，但在汽轮机零部件上工厂应用较少，尤其对于气缸这类质量要求较高的工件上引用，工厂更是第一次接触。
按图纸设计要求，气缸要求进行超声波、磁粉及着色渗透探伤，探伤要求如下表：
由于检验要求高，且公司对材料声速性能也缺乏研究，因此我们首先对材料的超声穿透性、声学特性进行了分析研究，结果显示材料内部的超声波声速大致为5600m/s，与常规合金钢声速（5900m/s）及声学特性存在较大差异，对此我们定制了专门的同材质超声对比试块以满足检测需要。
进一步的研究发现，材料因晶粒粗大、晶间组织不均匀，对超声波声波能量衰减较大，特别是个别区域，粗大晶粒引起声波的漫反射和折射现象明显，导致了声波的异常衰减，甚至无法发现材料底波。这在几个UT要求特别高QL-0区域表现尤其明显，由于材料内部的疏松、夹渣等铸造缺陷也能引起底波的明显衰减，因此针对进气缸的UT检测，直接需要解决的难题就是-如何判定底波衰减的原因，究竟单纯是因为晶粒粗大、晶间不均匀等材料特性引起，还是由于铸造缺陷造成？
通过反复的试验，针对首台气缸发现的底波衰减争议区域22处，我们使用了低频探头进行检查（较低的声波频率由于波长较长、声波衍射能力强，对因晶粒粗大造成的漫反射和折射现象不明显），检测情况较为理想，大部分区域检测都发现了底波，同时为了更好的验证低频探头检测结果，我们还使用了RT进行复查，上下半各抽查5个区域共拍片13张，按ASTME186进行评级，检测结果9张底片未发现任何铸造缺陷，5张底片显示有铸造的夹渣类小缺陷，按ASTME186进行评级3张为B1，2张为B2，射线检测结果总体显示声波衰减在进气缸上特别是浇铸系统末端（支撑环区域）和厚大法兰部位，衰减较明显但多数都是由于材料本身特性引起而不能简单的判定为缺陷。发现这类问题，可通过使用低频超声探头进行辅助检查可比较好的解决这类问题，当然必要时也可安排进行射线复查来对缺陷情况进行综合判定。
2.2、透平静叶环无损检测要领
透平叶环安装于常规透平缸体内，由于工作环境恶劣，工件本身加工复杂，特别是孔加工较多，对毛坯的质量要求特别高。
检测难点：
零件体积大、壁薄，尺寸精度要求高，如何尽可能在前期将缺陷暴露，最大限度减少精加工后焊补量，避免焊接变形，成为工件制造及检测的关键和难点。
解决措施：
针对疑难点，策划检测方案，确定了分区检验、分区验收的检测工艺，在三菱规范基础上，增加了焊补区及支撑环尖角部位的斜角超声检验，同时加工工艺修订为精加工前进行2次粗加工和1次半精加工，加工后对加工面都追加一次磁粉探伤，通过上述措施来最大限度检出缺陷，保证精加工后零件能达到三菱规范要求，顺利通过磁粉探伤。
2.3、ST高中压外缸无损检测要领
ST高中压外缸属于为常规汽轮机配套的蒸汽循环机用铸件，尽管与我公司常规汽轮机组高中压外缸材料、结构都很相似，但由于MHI的特殊的检测体系，检测要求与常规类似产品的检测要求就存在较大差异。
2.1.3.1ST外缸检测工艺流程
①荒加工后(正回火后)—全面的MT（MT不可探区域PT）、UT；中分面UT需加作双晶直探头。
②挖补、消缺MT/PT确认缺陷除净
③焊后复探MT、UT（焊补深度≥30mm）
④粗加工后（开坡口前），加工面MT，坡口部位RT
⑤开坡口后，坡口面PT+MT
⑥焊管后，管口焊缝RT、MT
⑦半精加工，加工面MT
⑧精加工后，加工面PT
2.1.3.2ST外缸与公司内常规60万机组在超探检测要求上的区别如下表所示
3、结束语
通过对我公司试生产的M701F常规汽轮机及配套TC2F-30蒸汽轮机大型铸件的无损检测要领介绍，对其中的疑难点及特殊要求进行了详细讲解，并在此基础上根据公司内实际情况，制定了针对检测疑难点的方案及检测工艺。
通过对常规铸件无损检测要领的实例分析及专题讲解，对MHI的标准体系及特殊要求有直观的了解，并针对检测的难点，提出了我们自己的解决工艺方案，为后续检测任务的开展，奠定了良好基础，确保了检测质量，也为首台产品的无损FAI检查的顺利通过，起到了关键作用。
参考文献
[1]陈劲远，《大型汽轮机汽缸材料检查要领》，东方汽轮机有限公司标准化科发布，2003年出版
[2]张道军，《汽轮机汽缸铸件探伤要领》，东方汽轮机有限公司标准化科发布，2003年出版
[3]全国锅炉压力容器无损检测人员资格考核委员会《超声波探伤》武汉水利大学出版社，1995
论文作者:杨晓莉
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/9/21
标签：常规论文; 汽轮机论文; 铸件论文; 加工论文; 材料论文; 要领论文; 轮机论文; 《基层建设》2019年第20期论文;