GB/T 42872-2023 无损检测 在役汽轮机叶片超声检测和评价方法（正式版）

ICSCCSGB/T42872—2023无损检测在役汽轮机叶片超声检测和2023-08-06发布国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会GB/T42872—2023 I 2规范性引用文件 2 46缺欠测量和评定 7检测记录和报告 附录A(规范性)叶片对比试块 附录B(资料性)叶身表面波检测 附录C(资料性)叉形叶根表面波检测 附录D(资料性)T形叶根横波检测 附录E(资料性)枞树形叶根表面波检测 附录F(资料性)菌形叶根横波检测 IGB/T42872—2023本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国无损检测文件化委员会(SAC/TC56)提出并归口。本文件起草单位：西安热工研究院有限公司、上海材料研究所有限公司、国网浙江省电力有限公司电力科学研究院、江苏方天电力技术有限公司、中广核工程有限公司、安徽华图电力科技有限公司。王爽。1GB/T42872—2023无损检测在役汽轮机叶片超声检测和评价方法本文件规定了在役汽轮机叶片应用A型脉冲反射式超声检测的一般规定、检测、缺欠测量和评定测。安装阶段的叶片超声检测参照本文件执行。下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文GB/T9445无损检测人员资格鉴定与认证GB/T12604.1无损检测术语超声检测GB/T19799.1无损检测超声检测1号校准试块GB/T27664.1无损检测超声检测设备的性能与检验第1部分：仪器GB/T27664.2无损检测超声检测设备的性能与检验第2部分：探头GB/T27664.3无损检测超声检测设备的性能与检验第3部分：组合设备JB/T8428无损检测超声试块通用规范3术语和定义GB/T12604.1界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1探头前沿长度frontdistanceofangleprobel斜探头声束入射点至探头前端面的水平距离。3.2外露高度exposedheighth。装配好的叶片其轮缘外露部分叶根的高度。注：见图1。2GB/T42872—2023a)肩台高度小于或等于0.5mm的叉形叶根b)肩台高度大于0.5mm的叉形叶根ho-—外露高度；a——斜面宽度；3.3斜面宽度slopewidtha叶身至叶根的过渡斜面宽度。b。叶根侧面外露部分比其平面部分高出的高度。注：见图1。4.1.1按本文件从事超声检测的人员应按GB/T9445或合同各方认可的体系进行人员资格鉴定和认证，取得超声检测人员2级或以上资格等级证书，并由雇主或代理对其进行叶片超声检测的岗位培训和3GB/T42872—2023中部位及失效模式，具有丰富的叶片超声检测经历。4.1.3应由持有2级或以上资格等级证书的检测人员审核按本文件出具的检测报告。4.2检测仪器和器材超声检测仪工作频率应至少包括0.5MHz～15MHz范围，时基线性等主要性能参数应符合GB/T27664.1的规定。根据叶片类型选用纵波、横波或表面波探头。探头性能要求应符合GB/T27664.2的规定。推荐的探头见表1。表1推荐的探头探头类别探头频率晶片尺寸折射角会聚区表面波探头2.5MHz～5MHz6mm×6mm、8mm×8mm纵波探头2.5MHz～5MHz小角度纵波探头2.5MHz～5MHz6°~26°单晶横波探头2.5MHz～5MHz35°~68°—双晶纵波探头4mm×4mm、6mm×6mm双晶横波探头45°~68°4.2.3超声检测仪和探头的组合性能等。组合性能的测试方法、检查周期和性能参数各项指标应符合GB/T27664.3的规定。叶片检测用试块包括超声检测1号校准试块、叶片对比试块和模拟试块。各类试块符合以下要求。a)超声检测1号校准试块，应符合GB/T19799.1的规定，主要用于超声检测仪、探头及组合性能b)叶片对比试块，采用2Cr13马氏体钢或与被检叶片声学性能相同、相近的材质制作，主要用于调节检测灵敏度。试块形状和尺寸应符合附录A的规定。c)模拟试块，包含了模拟或真实缺欠，主要用于置与被检叶片中可能存在的缺欠及状态吻合。试块的外形结构、材质和声学特性、表面状况均应与被检叶片相同或相近。鉴于叶根结构复杂，形式与尺寸繁多，叶根模拟试块也可用于缺欠的辅助判断。d)每年应对超声检测1号校准试块、叶片对比试块和模拟试块的表面状态进行核查。4GB/T42872—20234.3.2根据叶片的实际状态，确定被检叶片的检测范围。叶身采用表面波法进行检测。叶根根据实际4.4.1每次检测开始前，应用超声检测1号校准试块调节仪器，并按照5.1规定的方法用叶片对比试块调节检测灵敏度。4.4.2每次检测结束时或连续检测时间超过4h,应对检测仪器的时基线性和灵敏度进行复核。如发现时基线性偏差大于1%或灵敏度偏差值大于2dB,应执行以下规定：a)时基线性复核，如发现时基线性偏移大于1%时，应及时修正，并对该仪器前次核查后检测的全部叶片重新检测。b)灵敏度复核，如灵敏度偏差值大于2dB且小于或等于4dB,应及时修正；如灵敏度增加值大5检测用叶片对比试块，按声程或深度调整扫描速度。推荐扫描速度和检测范围见表2。表2推荐扫描速度和检测范围探头类别推荐扫描速度检测范围表面波探头声程定位1:1或1:2单晶纵波探头深度定位1:1或1:2小角度纵波探头深度定位1:1或1:2单晶横波探头深度定位1:1或1:2双晶横波探头深度定位1:1双晶纵波探头深度定位1:15.1.2距离-波幅曲线(DAC曲线)检测前应按以下要求制作距离-波幅曲线(DAC曲线):5GB/T42872—2023a)表面波法：用叶片对比试块深度为1mm的矩形槽，依次将距离探头10mm、20mm、40mm、80mm、160mm、200mm处矩形槽的最高回波调至满屏的80%,制作距离-波幅曲线；b)单晶纵波和小角度纵波法：用叶片对比试块，根据叶根实际几何尺寸，制作不同深度φ1mm横孔的距离-波幅曲线；c)单晶横波法：用叶片对比试块，根据叶根实际几何尺寸，制作不同深度φlmm横孔的距离-波d)双晶横波法参照单晶横波法，双晶纵波法参照单晶纵波法。灵敏度设置见表3。表3灵敏度设置检测方法检测灵敏度判废灵敏度表面波探头法DAC-20DAC-10单晶纵波探头法DAC-20DAC-14小角度纵波探头法DAC-18DAC-12单晶横波探头法DAC-6DAC检测范围内最大声程处的检测灵敏度曲线高度不应低于满屏的20%。叶片的表面耦合损失和材质衰减应与叶片对比试块相同，否则应测量声能传输损耗差值并进行补双晶横波探头法灵敏度按照表3单晶横波探头法灵敏度进行设置；双晶纵波探头法灵敏度按照表3单晶纵波探头法灵敏度进行设置，探头移动方向应与探头的隔声层相垂直。5.2叶片叶身检测5.2.1叶身检测应用表面波探头，探头平行置于叶身进汽侧、出汽侧边沿，分段对叶身边沿全覆盖扫查，每段不应大于200mm,扫查时探头作15°左右摆动，从叶顶至叶根侧做单向扫查，有怀疑时也可做程波幅衰减不应低于60%。探头放置位置示意见图2。标引说明：F--——裂纹。图2叶身表面波探头放置位置示意图5.2.2表面波检测叶身典型部位波形示意见图3。表面波检测叶身实际裂纹的反射回波见附录B。6GB/T42872—2023a)叶身叶顶端面波形示意图b)叶身裂纹和叶顶端面波形示意图B——叶顶端面反射波；F——裂纹反射波。图3叶身表面波检测典型部位反射波形示意图5.3叉形叶根检测5.3.1叉形叶根分为骑缝铆孔叉形叶根、中心铆孔叉形叶根，裂纹易发生在靠近叶身侧的铆孔旁叶根最小截面处。根据叶根外露高度ho、肩台高度b₀、肩台型式和探头前沿长度l。,可选择表面波、横波或纵波探头，探头具体选择方法和放置位置见表4,放置位置示意见图4。表4叉形叶根检测探头选择和放置位置检测条件探头选择探头放置位置表面波探头、横波探头探头置于图4a)位置I表面波探头、横波探头、纵波探头探头置于图4a)位置Ⅱ或Ⅲ横波探头探头置于图4b)位置IV肩台为凹弧面横波探头、纵波探头探头置于图4a)位置Ⅱ或Ⅲa)肩台高度小于或等于0.5mm和肩台为凹弧面的叶根图4叉形叶根检测探头放置位置示意图7GB/T42872—2023标引说明：ho——外露尺寸；a——斜面宽度；b)肩台高度大于0.5mm的叶根b₀——肩台高度；5.3.2.2用表面波或纵波探头检测，移动探头找到叶根端面反射波后，探头垂直叶根移动并作15°左右摆动，探头放置位置示意见图4a),移动方向示意见图5。标引说明：B—-—叶根端面；F₁—--上铆孔裂纹；F₂——下铆孔裂纹。图5骑缝铆孔叉形叶根表面波探头或纵波探头移动位置示意图5.3.2.3表面波或纵波探头移动至不同位置的典型波形示意见图6,表面波与纵波检测的典型位置波形示意图相似。表面波检测骑缝铆孔叉形叶根实际裂纹的反射回波见附录C。a)上铆孔反射波形示意图b)上铆孔和上铆孔裂纹反射波形示意图8GB/T42872—2023c)上铆孔裂纹反射波形示意图g)下铆孔裂纹反射波形示意图d)上铆孔裂纹和叶根端面反射波形示意图f)下铆孔裂纹和叶根端面反射波形示意图h)下铆孔和下铆孔裂纹信号波形示意图A——上铆孔反射波；B——叶根端面反射波；图6骑缝铆孔叉形叶根表面波或纵波反射波形示意图(续)位置示意见图4和图7,移动方向示意见图5。9F₁——上铆孔裂纹；F₂---下铆孔裂纹。图7骑缝铆孔叉形叶根横波探头放置位置示意图5.3.2.5横波探头移动至不同位置典型波形示意见图8。a)上铆孔反射波形示意图b)上铆孔裂纹反射波形示意图c)下铆孔裂纹反射波形示意图d)下铆孔反射波形示意图标引说明：A—上铆孔反射波；C——下铆孔反射波；F₂——下铆孔裂纹反射波。图8骑缝铆孔叉形叶根横波反射波形示意图5.3.3中心铆孔叉形叶根检测5.3.3.1中心铆孔叉形叶根的铆孔位于叶根的横向中间位置，见图9。5.3.3.2用表面波或纵波探头检测，移动探头找到铆孔反射波后，探头垂直叶根移动并作15°左右摆动，探头放置位置示意见图4a),移动方向示意见图9。GB/T42872—2023F₁——上铆孔裂纹；F₂——下铆孔裂纹。图9中心铆孔叉形叶根表面波或纵波探头移动位置示意图5.3.3.3表面波或纵波探头移动至不同位置的典型波形示意见图10,表面波与纵波检测的典型位置波形示意图相似。a)上铆孔反射波形示意图c)上铆孔和上铆孔裂纹反射波形示意图e)下铆孔裂纹反射波形示意图标引说明：A——上铆孔反射波；F₁——上铆孔裂纹反射波；F₂——下铆孔裂纹反射波。b)上铆孔裂纹反射波形示意图d)上铆孔和下铆孔裂纹反射波形示意图f)叶根端面反射波形示意图图10中心铆孔叉形叶根表面波或纵波反射波形示意图GB/T42872—2023置位置示意见图4,移动方向参见图9。5.3.3.5横波探头移动至不同位置典型波形示意见图11。a)上铆孔反射波形示意图b)上铆孔裂纹反射波形示意图c)下铆孔裂纹反射波形示意图A——上铆孔反射波；F₁—-上铆孔裂纹反射波；图11中心铆孔叉形叶根横波反射波形示意图5.4T形叶根检测5.4.1T形叶根分为单T形和双T形，探头选择和放置位置见表5。表5T形叶根检测探头选择和放置位置肩台类型探头选择探头放置位置带肩台纵波探头、小角度纵波探头或表面波探头内(外)弧肩台带肩台横波探头内弧肩台无肩台表面波探头内(外)弧面5.4.2用纵波或6°~18°的小角度纵波探头检测，探头放置于叶身底部有限的内弧(或外弧)肩台，放置位置见图12。检测时探头垂直叶根移动。GB/T42872—2023a)单T形叶根探头放置位置图b)双T形叶根探头放置位置图标引说明：图12T形叶根纵波探头放置位置和移动位置示意图5.4.3纵波或6°~18°的小角度纵波探头移动至不同位置典型波形示意见图13,单T形和双T形叶根检测的典型位置波形示意图相似。因裂纹F₁和F₂的遮挡，可能使叶根端面B回波的降低或消失；上端角裂纹F₁和上台阶端面B₁声程相近。a)上台阶端面多次反射波形示意图b)上端角裂纹多次反射和叶根端面波形示意图F、F₁2、F₁3——上端角裂纹F₁多次反射波；F₂——下端角裂纹反射波。图13T形叶根纵波或6°~18°的小角度纵波反射波形示意图GB/T42872—20235.4.4用横波或19°~26°的小角度纵波探头检测，探头放置于叶身底部内弧肩台，放置位置见图14,单T形和双T形叶根的检测方法相同。检测时探头正对上台阶R₁角找到反射波后，移动探头并作15°左右摆动。a)单T形叶根探头正对R₁位置示意图R₁-—上台阶倒角；图14T形叶根横波探头放置位置和移动位置示意图5.4.5横波或19°~26°的小角度纵波探头检测上台阶倒角R₁和上端角裂纹F₁的典型波形示意见图15,单T形和双T形叶根的典型位置波形示意图相似。当裂纹F₁存在时，影响了R₁反射波，使R₁反射波降低或消失。横波检测T形叶根实际裂纹的反射回波见附录D。a)上台阶倒角R₁反射波形示意图b)上端角裂纹F₁和上台阶倒角R₁F₁-—上端角裂纹反射波。图15T形叶根横波或19°~26°小角度纵波探头反射波形示意图5.4.6用表面波探头检测，探头放置于带肩台叶根的肩台处或无肩台叶根的叶身与叶根过渡处，从叶片的叶身向叶根方向检测，检测时探头左右移动并作15°摆动，找到上台阶B₁反射波后，探头垂直叶根移动，放置位置和移动方向示意见图16。因裂纹F₁和F₂的遮挡，可能使叶根端面B回波的降低或消失；上端角裂纹F₁和上台阶端面B₁声程相近。GB/T42872—2023a)带肩台单T形叶根探头放置位置示意图c)带肩台双T形叶根探头放置位置示意图e)带肩台单T形叶根探头移动位置示意图标引说明：B——叶根端面；F₁-—上端角裂纹；F₂——下端角裂纹。b)无肩台单T形叶根探头放置位置示意图d)无肩台双T形叶根探头放置位置示意图f)无肩台单T形叶根探头移动位置示意图h)无肩台双T形叶根探头移动位置示意图图16T形叶根表面波探头放置位置和移动方向示意图5.4.7表面波探头移动至不同位置典型波形示意见图17,单T形和双T形叶根典型位置波形示意图相似。GB/T42872—2023a)肩台和上台阶端面反射波形示意图c)肩台、上端角裂纹和叶根端面反射波形示意图e)肩台和叶根端面反射波形示意图g)肩台、下端角裂纹和叶根端面反射波形示意图标引说明：B——叶根端面反射波；B₀——肩台反射波；B₁——叶根上台阶端面反射波；F₁——上端角裂纹反射波；F₂——下端角裂纹反射波。b)上台阶端面反射波形示意图d)上端角裂纹和叶根端面反射波形示意图f)叶根端面反射波形示意图h)下端角裂纹和叶根端面反射波形示意图GB/T42872—2023表6枞树形叶根探头选择和探头放置位置叶根装配形式探头选择探头放置位置切向装配横波探头外露肩台切向装配表面波探头叶身与叶根过渡处轴向装配表面波探头叶根外露面5.5.2用横波探头检测，探头放置于进汽侧的外露肩台上，所用横波探头的声束宜覆盖前二齿，前后移动探头找到第二齿B2最强反射波后，移动探头并作15°左右摆动，第一齿无裂纹和有裂纹的声束覆盖示意见图18。a)无裂纹示意图b)第一齿裂纹示意图B₁——叶根第一齿；B₂——叶根第二齿；图18切向装配枞树形叶根横波检测探头放置示意图5.5.3横波检测无裂纹和第一齿裂纹的典型波形示意见图19,当第一齿存在裂纹时，遮挡了后齿的反射波。a)无裂纹反射波形示意图B₁——叶根第一齿反射波；F₁——第一齿裂纹反射波。图19切向装配枞树形叶根横波检测反射波形示意图5.5.4用表面波探头检测，切向装配叶根探头放置于叶身与叶根过渡处，轴向装配叶根探头放置于叶根外露面，移动探头找到叶根端面最强反射波后，移动探头并作15°左右摆动，探头放置位置和移动方向示意见图20。a)切向装配叶根探头放置位置示意图b)切向装配叶根探头移动位置示意图c)轴向装配叶根探头放置位置示意图d)轴向装配叶根探头移动位置示意图B—-—叶根端面；图20枞树形叶根表面波探头放置和移动位置示意图5.5.5表面波探头移动至不同位置典型波形示意见图21,切向装配和轴向装配叶根的典型位置波形示意图相似。表面波检测枞树形叶根实际裂纹的反射回波见附录E。a)叶根端面反射波形示意图b)第一齿裂纹反射波形示意图B——叶根端面反射波；F₁——第一齿裂纹反射波。图21枞树形叶根表面波探头反射波形示意图5.6菌形叶根检测5.6.1菌形叶根分为带汽封和不带汽封两种类型叶根，探头选择和放置位置见表7。GB/T42872—2023叶根形式探头选择探头放置位置带汽封纵波探头、小角度纵波探头汽封处带汽封横波探头叶根侧面不带汽封横波探头叶根侧面5.6.2用纵波或小角度纵波探头检测，探头放置于汽封处，移动探头找到B和B₁反射波同时出现，第一齿无裂纹和有裂纹的声束覆盖示意见图22。a)无裂纹示意图b)第一齿裂纹示意图标引说明：B———叶根端面；B₁—-—叶根第一齿；F₁——裂纹。5.6.3纵波或小角度纵波检测无裂纹和有裂纹的典型波形示意见图23。当存在裂纹F₁时，遮挡了B₁的反射波，使B₁降低或消失。a)无裂纹反射波形示意图b)第一齿裂纹反射波形示意图标引说明：B—--—叶根端面反射波；B₁——叶根第一齿反射波；F₁—-—裂纹反射波。5.6.4用横波探头检测，探头放置于叶根侧面，移动探头找到倒角R₁和R₂反射波同时出现，第一齿无裂纹和有裂纹的声束覆盖示意见图24,带汽封和不带汽封叶根的检测方法相同。GB/T42872—2023a)带汽封菌形叶根无裂纹示意图b)带汽封菌形叶根有裂纹示意图c)不带汽封菌形叶根无裂纹示意图d)不带汽封菌形叶根有裂纹示意图图24菌形叶根横波声束覆盖示意图5.6.5横波检测第一齿无裂纹和有裂纹的典型波形示意见图25。当第一齿存在裂纹F₁时，影响了R₁反射波，遮挡了R₂反射波，使R₁和R₂反射波降低或消失。横波检测菌形叶根实际裂纹的反射回波见附录F。a)无裂纹反射波形示意图b)第一齿存在裂纹时反射波形示意图图25菌形叶根横波检测反射波形示意图6缺欠测量和评定6.1扫查时对照第5章的波形示意图识别缺欠信号，记录波幅超过表3中检测的缺欠，并测量长度。6.2缺欠指示长度用半波高度法(—6dB法)进行测定。6.3根据典型波形示意图判断缺欠性质，也可通过模拟试块辅助判断缺欠性质。检测结果符合以下条件之一时评定为缺陷：GB/T42872—2023a)评定为裂纹的缺欠；b)波幅超过表3中判废的缺欠。7检测记录和报告应按照现场检测的实际情况详细记录检测过程的有关信息和数据。检测报告至少包括以下信息。a)委托单位。b)被检叶片特征：3)叶根类型；4)表面状态；g)试块。h)耦合剂。j)扫查区位置。k)灵敏度设定方法及其数值。m)按规定给出缺欠评定结论。n)本文件编号。GB/T42872—2023(规范性)叶片对比试块A.1叶片对比试块图A.1叶片对比试块A.2技术要求A.2.1试块用2Cr13马氏体钢或与被检叶片声学性能相同、相似材质加工制作，热处理状态为正火处理，晶粒度7级～8级。A.2.3试块的其他制作要求应符合JB/T8428的规定。A.2.4试块应提供符合性质量证明文件。A.2.5试块纵波声速范围为(5850±50)m/s。GB/T42872—2023(资料性)叶身表面波检测B.1距离-波幅曲线用叶片对比试块深度为1mm的矩形槽，依次将距离探头10mm、20mm、40mm、80mm、160mm、200mm处矩形槽的最高回波调至满屏的80%,制作距离-波幅曲线后按照表3进行灵敏度设通道Do5M回动态传送返回动态传送图B.1距离-波幅曲线B.2反射回波探头平行置于叶身进汽侧边沿，分段对叶身边沿全覆盖扫查，每段不应大于200mm,扫查时探头作15°左右摆动。当叶身存在裂纹时，反射回波见图B.2。通道D05增益(2.050.6dB动态传送图B.2叶身裂纹反射回波GB/T42872—2023(资料性)叉形叶根表面波检测C.1距离-波幅曲线用叶片对比试块深度为1mm的矩形槽，依次将距离探头10mm、20mm、40mm、80mm、160mm、200mm处矩形槽的最高回波调至满屏的80%,制作距离-波幅曲线后按照表3进行灵敏度设C.2反射回波C.2.1表面波探头放置于骑缝铆孔叉形叶根侧外露面，移动探头并作15°左右摆动找到叶根端面B最强反射波，探头放置位置及叶根端面B结构反射回波见图C.1。0.0000.000增益(2.0+0.0平动态传送返回a)探头正对叶根端面B位置示意图b)叶根端面B结构反射回波图C.1叶根端面B结构反射回波C.2.2移动探头找到上铆孔端角A结构反射回波，探头放置位置及上铆孔端角A结构反射回波见a)探头正对上铆孔端角A位置示意图01190119动态传送增益(2.01→返b)上铆孔端角A结构反射回波图C.2上铆孔端角A结构反射回波C.2.3当上铆孔存在裂纹F₁时，上铆孔端角A结构反射回波后出现裂纹F₁反射回波，遮挡了叶根端面B结构反射回波，使叶根端面B结构反射回波降低或消失，探头放置位置及上铆孔裂纹F₁反射回波见GB/T42872—2023通道D05抑制00xa)探头正对上铆孔裂纹F₁位置示意图b)上铆孔裂纹F₁反射回波C.2.4移动探头找到下铆孔端角C结构反射回波，探头放置位置及下铆孔端角C结构反射回波见抑制002增益2.0) 逆续传送动态传送逆续传送动态传送a)探头正对下铆孔端角C位置示意图b)下铆孔端角C结构反射回波图C.4下铆孔端角C结构反射回波B结构反射回波，使叶根端面B结构反射回波降低或消失，探头放置位置及下铆孔裂纹F₂反射回波见p000p0000·122通道Do5抑制00x→SL+1.8dF6a)探头正对下铆孔裂纹F₂位置示意图b)下铆孔裂纹F₂反射回波图C.5下铆孔裂纹F₂反射回波GB/T42872—2023(资料性)T形叶根横波检测D.1距离-波幅曲线进行灵敏度设置，见图D.1。增益(2.0M12.8SL-44,2里连续传送图D.1距离-波幅曲线D.2反射回波D.2.1横波探头放置于叶身底部内弧肩台，检测时探头正对上台阶倒角R₁,找到R₁结构反射回波后移动探头并作15°左右摆动，探头放置位置及R₁结构反射回波见图D.2。000000000-108通道D04抑制00x蕊Y13.9动态传送逗回a)单T形叶根探头正对R₁位置示意图b)R₁角结构反射回波图D.2T形叶根上台阶倒角R₁结构反