Способ диагностики состояния металла толстостенного корпуса детали

 

Изобретение относится к контролю состояния металла толстостенного корпуса детали и позволяет расширить информативность путем контроля наряду с разгерметизацией корпуса роста и размера дефектов. В корпусе детали выполняют каналы различного диаметра и глубины. Глухие торцы каналов расположены на глубине, соответствующей допустимому размеру дефектов. В этих торцах размещают термочувствительные элементы. Каналы заполняют теплопроводным материалом, а один или несколько каналов выполняют криволинейными с переменным сечением. Регистрируют термочувствительными элементами температурное поле в торцах каналов в течение всего времени контроля. Диагностирование осуществляют по изменению температурного поля. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 M 3/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4682532/28 (22) 24.04.89 (46) 15.07.91. Бюл. N.. 26 (71) Всесоюзный теплотехнический научноисследовательский институт им. Ф.Э. Дзержинского (72) В.И. Гладштейн, Ю.А. Родин, Н.И. Костомаров, В.А, Педос, А.Г. Пирогов и И.В.

Гарька вен ко (53) 620,165.29(088.8) (56) Патент ГДР 246642, кл. G 01 М 3/00, .1987, (54) СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ

МЕТАЛЛА ТОЛСТОСТЕННОГО КОРПУСА

ДЕТАЛИ (57) Изобретение относится к контролю состояния металла толстостенного корпуса

Изобретение относится к испытательной технике и позволяет контролировать состояние во время эксплуатации статора паровой турбины с трещиноподобными дефектами.

Целью изобретения является расширение информативности путем контроля наряду с разгерметизацией корпуса роста и размеров дефектов, На фиг. 1 изображено устройство для реализации способа диагностики состояния металла толстостенного корпуса детали стопорного клапана; на фиг. 2 — устройство для диагностики цилиндра турбины; на фиг, 3— узел! на фиг, 2.

Устройство содержит термопары 1, устанавливаемые в каналах 2-4. Количество каналов и их расположение определяются формой изделия и условиями его работы.

Корпус 5 изделия покрыт снаружи теплоизоляцией 6. В зоне концентрации темпе„.,5U„„1663466 А1 детали и позволяет расширить информативность путем контроля наряду с разгерметизацией корпуса роста и размера дефектов, В корпусе детали выполняют каналы различного диаметра и глубины. Глухие торцы каналов расположены на глубине, соответствующей допустимому размеру дефектов.

В этих торцах размещают термочувствительные элементы. Каналы заполняют теплопроводным материалом, а один или несколько каналов выполняют криволинейными с переменным сечением. Регистрируют термочувствительными элементами температурное поле в торцах каналов в течение всего времени контроля. Диагностирование осуществляют по изменению температурного поля. 2 з,п,ф-лы, 3 ил. ратурных напряжений корпуса 5-расположен короб 7, Теплоизоляция 6 покрыта наруж н ым кожухом 8. Те рмо пары 1 установлены в тупиковых торцах каналов 2 — 4, а термопара 9 на выходе С короба 7, В канале 3 установлен на Ос, резьбе медный стержень 10. выходящий за () границу кожуха 7, Каналы 3 — 5 выполнены с д различным диаметром, а их тупиковые торцы расположены на глубине, соответствующей допустимому размеру дефектов.

Слосоо реализуют с помещаю устроист ва следующим образом.

В процессе эксплуатации турбоустанов- а ки с помощью термопар 1 и 9 измеряют температуру металла деталей корпуса 5— стопорного клапана (фиг, 1) или цилиндра (фиг. 2). При этом наличие каналов 2-4, которые могут быть выполнены с различным поперечным сечением, в деталях корпуса 5 приводит к перестройке температурного по1663466 ля изделия в зоне каналов 2--4, причем перестройка температурного поля тем больше, чем больше диаметр каналов 2-4, При наличии дефекта (трещины) с изменяющимся размером, увеличивающимся в сторону наружной поверхности, уменьшается толщина стенки в зоне расположения каналов

2 — 4, что приводит к увеличению неравномерногти температурного поля изделия, фиксируемой термопарами 1, причем в зависимости от диаметра (сечения канала) реакция той или иной термопары 1 определяется размером дефекта, При стационарных режимах работы изделия разности температур по толщине стенки невелики (не более 10 С), а погрешность измерения разностной температуры велика. Для повышения точности работы устройства осуществляют заполнение каналов 2 — 4 материалом с большей величиной коэффициента теплопроводности (например, вставляют е каналы 2-4 медные стержни 10 с резьбой и с термочувствительными элементами в зоне соприкосновения с дном канала 2-4), Другой своей стороной стержень 10 должен выходит на наружную поверхность за теплоизоляцию 6, Это позволяет искусственно увеличить неравномерность температурного поля иэделия в зоне канала 2-4 и повысить точность измерения разности температур пара и термочувствительного элемента — термопары 1 на дне канала 2 — 4 — и, следовательно, точность измерения (диагностики) глубины распространения трещины.

Изменения размеров дефекта можно контролировать, используя искусственно выполненную систему каналов 2-4 разного диаметра (или канал переменной ширины) с установленными на их дне термочувствительными элементами — термопарами 1. Это позволяет контролировать абсолютный размер дефекта за счет возмущения температурного поля изделия в зоне канала 2-4. При этом, чем больше диаметр канала, тем больше возмущение (искажение температурного поля детали) и тем раньше можно будет установить наличие дефекта, В случае, когда дефект становится сквозным, его наличие можно определить по реакции термопары 9, расположенной на выходе короба 7. В этом случае рабочее тело через сквозной дефект эвакуируется через короб 7 в атмосферу, что и фиксируют термопары 9, Глубина отверстий оценивается по величине допустимого докритического прироста трещины. Допустимый прирост трещины определяется на основании ре40

55 вительные элементы, установленные в тупиковых торцах каналов, регистрируют термочувствительными элементами поле в торцах каналов в течение всего времени контроля, а диагностирование осуществляют по изменению температурного поля.

35 зультатов испытания вырезанных образцов с оценкой параметров трещиностойкости и данных по действующим в рассматриваемой зоне детали рабочим нагрузкам и температурам. Обычно диапазон допустимого роста трещины принимается в зависимости от сочетания указанных параметров в диапазоне 0,5 — 0,9 толщины стенки. Соответственно торцы каналов 2 — 4 углубляются на

0,1-0,5 толщины стенки, Диаметр отверстий, ограничивающий ход трещины за пределы габаритов камеры сбора утечки — короба 7, не должно превышать 0,15 толщины стенки.

Зону, в которой размещается устройство, определяют на основании анализа данных по статистике повреждений в эксплуатации. Эта же информация служит и для прогноза траектории трещины и предполагаемых точек ее выхода на наружную поверхность, Для уточнения траектории трещины могут привлекаться и результаты расчета напряженного состояния.

Кроме контроля температуры, в торцах тупиковых каналов 2-4 целесообразно устанавливать датчики акустической эмиссии, можно также использовать в качестве средства вспомогательного контроля за ростом трещины метод злектропотенциала и ультразвуковой эхометод. Расположение системы каналов 2 — 4 по краям зоны трещинообразования позволяет ограничить рост трещины. Благодаря этому утечка среды происходит только в камеру сбора утечки.

Кроме того, ослабляется воэможность резкого раскрытия дефекта, опасного для эксплуатационного персонала.

Формула изобретения

1, Способдиагностики состояния металла толстостенного корпуса детали путем выполнения в корпусе каналов разной глубины, тупиковыеторцы которых расположены на глубине, соответствующей допустимому размеру дефектов, соединения полостей каналов с регистраторами утечки, отличающийся тем,что,сцелью расширения информативности путем контроля наряду с разгерметизацией корпуса роста и размеров дефектов, каналы выполнены различного диаметра, в качестве регистратора утечки используют термочувст1663466

2. Способ по ",.!, отличающийся тем. что, перед регистрацией температурного поля каналы заполняют теплопроводным материалом.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч э ю щ ий с я тем. что один или несколько каналов выполнены криволинейными с переменным сечением.

1663466

Трона

Составитель Л.Вихляев

Редактор А.Лежнина Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий

Заказ 2259 Тираж 365 .Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101