Способ рентгеноструктурного контроля деталей газотурбинного двигателя



Способ рентгеноструктурного контроля деталей газотурбинного двигателя
Способ рентгеноструктурного контроля деталей газотурбинного двигателя
Способ рентгеноструктурного контроля деталей газотурбинного двигателя

 


Владельцы патента RU 2618602:

Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (RU)

Использование: для неразрушающего способа рентгеноструктурного контроля и может использоваться для оценки технического состояния ремонтных деталей газотурбинного двигателя (ГТД) из титановых сплавов в лабораторных и заводских условиях. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют снятие рентгенограммы с контролируемой детали на предполагаемой поверхности разрушения, определение параметра, зависящего от наработки детали, и сравнение его с предельным значением, при этом в качестве параметра, зависящего от наработки детали, используют параметр площади фона рентгеновского спектра Sф, определяемый по заданной зависимости. Технический результат: увеличение производительности технологического процесса контроля деталей ГТД неразрушающим способом. 4 ил.

 

Изобретение относится к неразрушающим способам рентгеноструктурного контроля и может использоваться для оценки технического состояния ремонтных деталей газотурбинного двигателя (ГТД) из титановых сплавов в лабораторных и заводских условиях.

Наиболее близким является способ рентгеноструктурного контроля деталей газотурбинного двигателя (патент № 2488099 G01N 23/00, опубл. 20.07.2013), включающий снятие рентгенограммы с контролируемой детали на предполагаемой поверхности разрушения, определение параметра, зависящего от наработки детали, и сравнение его с предельным значением.

Недостатком данного способа является то, что способ является трудоемким, дорогостоящим и требует точного позиционирования дисков с использованием специализированной оснастки для учета индивидуальной текстуры диска.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое решение, является увеличение производительности технологического процесса контроля деталей ГТД неразрушающим способом, за счет упрощения методик расчета рентгенодифракционных данных, отсутствия необходимости точного позиционирования деталей во время измерения, и отсутствия необходимости использования специализированной оснастки для учета индивидуальной текстуры деталей ГТД из титановых сплавов.

Технический результат достигается тем, что в способе рентгеноструктурного контроля деталей газотурбинного двигателя, включающем снятие рентгенограммы с контролируемой детали на предполагаемой поверхности разрушения, определение параметра, зависящего от наработки детали, и сравнение его с предельным значением, в отличие от известного в качестве параметра, зависящего от наработки детали, используют параметр площади фона рентгеновского спектра Sф, определяемый по зависимости

,

где Xi, Хi-1 - координаты канала шкалы детектора;

i - номер канала детектора;

Ii - интенсивность рентгеновского излучения, соответствующая Xi по шкале детектора, определяемая по зависимости

,

а, b, с - численные коэффициенты, далее сравнивают значение параметра площади фона рентгеновского спектра Sф с предельным значением Sфк, деталь возвращают в эксплуатацию, если значение параметра площади фона рентгеновского спектра Sф больше предельного значения Sфк, или деталь снимают с эксплуатации, если значение параметра площади фона рентгеновского спектра Sф меньше предельного значения Sфк.

На чертежах показаны:

Фиг. 1 - рентгеновский спектр (рентгенограмма) на торце диска КНД из сплава ВТ3-1;

Фиг. 2 - графики зависимости параметра фона от наработки в циклах на образцах из диска КНД до и после ресурсных испытаний на малоцикловую усталость (МЦУ);

Фиг. 3 - графики зависимости параметра фона на торце паза диска КНД с условным номером №1 до и после ресурсных испытаний на установке УИР-3 2000 циклов.

Фиг. 4 - графики зависимости параметра фона на торце паза диска КНД с условным номером №2 до и после ресурсных испытаний на установке УИР-3 320 циклов.

Способ осуществляется следующим образом.

Контролируемую деталь на предполагаемой поверхности разрушения подвергают рентгеновскому излучению. Излучение происходит от отражающей плоскости (11.0) без фона при использовании титанового излучения Ti-Kα и от отражающей плоскости (01.3) без фона при использовании титанового излучения Ti-Kβ, при этом в качестве параметра, зависящего от наработки детали, используют параметр площади фона рентгеновского спектра Sф. Для определения площади фона рентгеновского спектра Sф производится регистрация рентгеновского спектра рентгеновским дифрактометром в зонах риска (в зонах детали, где в процессе эксплуатации и ресурсных испытаний происходит разрушение) при одинаковых режимах рентгеносъемки с использованием титанового излучения без β-фильтра в диапазоне углов Вульфа-Брегга 2θ (диапазон может быть установлен от 136 градусов до 155 градусов) и расчет следующим соотношением:

где Xi, Xi-1 - координаты канала шкалы детектора;

i - номер канала детектора;

Ii - интенсивность рентгеновского излучения, соответствующая Xi по шкале детектора, определяемая по зависимости

,

а, b, c - численные коэффициенты.

Далее сравнивают значение параметра площади фона рентгеновского спектра Sф с предельным значением Sфк. Деталь возвращают в эксплуатацию, если значение параметра площади фона рентгеновского спектра Sф больше предельного значения Sфк, или деталь снимают с эксплуатации, если значение параметра площади фона рентгеновского спектра Sф меньше предельного значения Sфк.

Пример.

С помощью рентгеновского дифракторметра выполняется измерение параметров рентгеновского спектра (фиг. 1), например, на торцах паза диска компрессора низкого давления (КНД) из сплава ВТ3-1, при этом измерения на торцах паза осуществляются как на выходе диска, так и на входе диска. Количество каналов по шкале детектора составляет 512, а радиус дуги гониометра - 50 мм.

На фиг. 2 представлен график зависимости параметра фона от наработки в циклах образцах из диска КНД до и после ресурсных испытаний на малоцикловую усталость (МЦУ). Все образцы изготовлены из замковой части диска 1-й ступени диска КНД для проведения испытаний на МЦУ. Испытание образцов на МЦУ проведено этапами через 3000 циклов (до разрушения). Суммарная наработка образцов составила приблизительно от 22400 до 23400 циклов. Из графика (фиг. 2) видно, что на образцах (правая сторона паза относительно выхода диска) с наработкой после 18000 циклов происходит резкое уменьшение параметра фона Sф. Значительное изменение этого параметра происходит в момент, когда в приповерхностном слое материала глубиной 5-7 мкм (это глубина соизмерима с глубиной проникновения рентгеновских лучей при использовании титановой трубки) происходит образование дефекта. Как только дефект выходит на поверхность, параметр Sф увеличивается практически до исходной величины.

На фиг. 3 в качестве примера представлено распределение параметра фона Sф на торце паза диска КНД с условным номером №1 до (состояние диска - после эксплуатации в составе двигателя с наработкой 14551 часов/5321 циклов) и после ресурсных испытаний на установке УИР-3 2000 циклов. Из графика (фиг. 3) видно, что на диске №1 величина Sф на всех исследуемых точках выше критического значения. После Люм-контроля никаких дефектов не обнаружено, диск №1 можно считать ремонтопригодным.

В качестве следующего примера (фиг. 4) представлен график распределения параметра фона Sф на торце паза диска КНД с условным номером №2 до (состояние диска - после эксплуатации в составе двигателя с наработкой 11907 часов/5794 циклов) и после ресурсных испытаний на установке УИР-3 320 циклов. Из графика (фиг. 4) видно, что на торцах пазов диска КНД с номерами 5÷11 после ресурсных испытаний на установке УИР-3 происходит значительное изменение параметра фона Sф. На данном диске после 18 полетных циклов испытаний методом Люм-контроля была выявлена трещина.

Таким образом, данный способ рентгеноструктурного контроля по определению параметра фона рентгеновского спектра можно использовать для дефектации ремонтных деталей ГТД на более раннем сроке обнаружения дефекта в приповерхностных слоях детали, пока другие способы дефектоскопии неэффективны и для определения ремонтнопригодности.

В результате, за счет упрощения методик расчета рентгенодифракционных данных, отсутствия необходимости точного позиционирования деталей во время измерения, и отсутствия необходимости использования специализированной оснастки для учета индивидуальной текстуры деталей ГТД из титановых сплавов данное техническое решение позволяет обеспечить повышение производительности технологического процесса контроля деталей неразрушающим способом.

Способ рентгеноструктурного контроля деталей газотурбинного двигателя, включающий снятие рентгенограммы с контролируемой детали на предполагаемой поверхности разрушения, определение параметра, зависящего от наработки детали, и сравнение его с предельным значением, отличающийся тем, что в качестве параметра, зависящего от наработки детали, используют параметр площади фона рентгеновского спектра Sф, определяемый по зависимости

где Xi, Xi-1 - координаты канала шкалы детектора;

i - номер канала детектора;

Ii - интенсивность рентгеновского излучения, соответствующая по шкале детектора, определяемая по зависимости

a, b, с - численные коэффициенты, далее сравнивают значение параметра площади фона рентгеновского спектра Sф с предельным значением Sфк, деталь возвращают в эксплуатацию, если значение параметра площади фона рентгеновского спектра Sф больше предельного значения Sфк, или деталь снимают с эксплуатации, если значение параметра площади фона рентгеновского спектра Sф меньше предельного значения Sфк.



 

Похожие патенты:

Использование: для юстировки образца в рентгеновском дифрактометре. Сущность изобретения заключается в том, что используют калибровочное приспособление, которое предварительно устанавливают на место держателя образца с возможностью микрометрических перемещений в плоскости, параллельной экваториальной плоскости гониометра.

Использование: для диагностики римановой кривизны решетки нанотонких кристаллов. Сущность изобретения заключается в том, что способ диагностики римановой кривизны решетки нанотонких кристаллов включает получение электронно-микроскопического изображения нанотонкого кристалла в светлом поле, получение микроэлектронограммы от кристалла, микродифракционное исследование нанотонкого кристалла, анализ ротационного искривления решетки нанотонкого кристалла, при этом на электронно-микроскопическом изображении нанотонкого кристалла выбирают физическую точку M и двумерное направление, для этого выбирают пару - нелинейный изгибной экстинкционный контур и соответствующий ему рефлекс на микроэлектронограмме, испытывающий азимутальное размытие; проводят диагностику римановой геометрии решетки нанотонкого кристалла в данной точке M и данном двумерном направлении, задаваемом бивектором (а, b) - парой неколлинеарных векторов, исходящих из одной точки, совпадающей с центром микроэлектронограммы, полученной от нанотонкого кристалла, расположенных в плоскости микроэлектронограммы, где вектор b соответствует размытому рефлексу, путем совместного анализа пары - нелинейного изгибного экстинкционного контура, присутствующего на электронно-микроскопическом изображении кристалла в темном поле, и соответствующего ему рефлекса на микроэлектронограмме от кристалла, для установления непрерывности азимутального размытия рефлекса и непрерывности соответствующего ему изгибного контура, затем проводят диагностику римановой кривизны решетки нанотонкого кристалла путем определения численного значения римановой кривизны решетки нанотонкого кристалла в данной точке М и данном двумерном направлении, задаваемом бивектором (а, b), по определенной формуле.

Использование: для неразрушающего контроля термодеформационной обработки полуфабрикатов из двухфазных титановых сплавов на перегрев. Сущность изобретения заключается в том, что выбирают место контроля и строят градуировочную кривую для каждого вида полуфабрикатов, получают дифракционный спектр методом рентгеновской съемки и выполняют обработку результатов для каждого контролируемого полуфабриката, причем в качестве места контроля выбирают деформированный во время последней операции термодеформационной обработки участок поверхности с преимущественным течением материала параллельно поверхности со степенью деформации не менее 10% и не более 50% с удаленным газонасыщенным слоем, в качестве градуировочной кривой используют зависимость соотношения интенсивностей дифракционных линий α-фазы L1=(101) или L1=(110) и L2=(002) от температуры Т (Т - разность температуры полного полиморфного превращения (Тпп) и температуры нагрева под деформацию (Тн)), а о перегреве вышезаданной технологией температуры судят по значению отношения интенсивностей дифракционных линий L1 и L2 выше, чем на градуировочной кривой для верхнего предела диапазона температур нагрева.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано лабораториями неразрушающего контроля, проектными и научно-исследовательскими организациями для диагностики трещинообразования в конструкционных материалах и прогнозирования состояния предразрушения конструкции.

Использование: для изгиба кристалла-монохроматора. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для изгиба кристалла-монохроматора включает основание, выполненное с возможностью устанавливать его в гнездо гониометра, кристалл-монохроматор, выполненный в виде пластины, кристаллодержатель с неподвижными опорами, на которые может опираться пластина кристалла-монохроматора, подвижную каретку с отверстиями для размещения подвижных опор, которые могут соприкасаться с пластиной кристалла-монохроматора и обеспечивать изгиб кристалла при своем перемещении, рычаг со стержнем, закрепленный подвижно на основании кристаллодержателя, выполненный с возможностью касания каретки и боковой поверхности копира, который представляет собой тело вращения, ось которого имеет возможность смещения относительно оси вращения основания устройства с помощью юстировочного устройства.

Использование: для регистрации нарушений в изделии. Сущность изобретения заключается в том, что направляют рентгеновские лучи веерного типа на изделие вдоль по меньшей мере одного направления, в котором часть рентгеновских лучей веерного типа отражается от изделия; региструют отраженные рентгеновские лучи веерного типа от изделия вдоль по меньшей мере одного направления и выполняют запись интенсивности регистрируемых отраженных высокоэнергетичных волн, после чего формируют одномерное изображение изделия из регистрируемых отраженных высокоэнергетичных волн.

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может найти применение на предприятиях энергетической отрасли, при разработке энергетического оборудования и исследовании новых марок сталей.

Использование: для косвенного контроля характеристик качества (размера и различных свойств) металлических полуфабрикатов (ленты, проволоки, труб, профиля и т.д.) и регулирования режимов деформации в случае, если та или иная характеристика качества не соответствует требуемым ограничениям.

Использование: для оценки состава двухкомпонентных твердых растворов в нанодисперсных материалах, включающих, в частности, наноразмерные частицы: Pt-Ru, Pt-Rh, Fe-Co, Pd-Ru, Pd-Rh, Pd-H, Hf-O.

Использование: для обследования оборудования, содержащего неправильные поверхности, сжатые пространства и другие труднодоступные места, на основании регистрации обратнорассеянного проникающего излучения.

Использование: для контроля вещественного состава пульпообразных материалов. Сущность изобретения заключается в том, что экспериментально, с источником меньшей энергии, в окне энергетического спектра меньшей энергии, устанавливают ряд аналитических связей интенсивности рассеянного материалом гамма-излучения от вещественного состава и плотности материала эталонов, для чего используют в качестве эталонов набор материала известного вещественного состава и плотности. По полученному на эталонах ряду аналитических зависимостей связи интенсивности рассеянного эталонами гамма-излучения с вещественным составом и плотностью устанавливают аналитическую связь коэффициентов полученного ряда аналитических зависимостей от плотности эталонов. Экспериментально с источником большей энергии гамма-квантов, в окне энергетического спектра большей энергии, устанавливают связь интенсивности рассеянного исследуемым материалом гамма-излучения от плотности материала эталонов, для чего используют набор материала эталонов разной плотности, затем, на материале неизвестного вещественного состава и плотности в окне энергетического спектра большей энергии, регистрируют рассеянное излучение источника большей энергии. По результатам этих измерений и полученной ранее связи интенсивности рассеянного исследуемым материалом гамма-излучения от плотности материала эталонов оценивают плотность материала неизвестного состава, а по ранее полученной связи коэффициентов уравнений с плотностью устанавливают коэффициенты уравнений связи интенсивности рассеянного гамма-излучения малой энергии с вещественным составом, а для оценки вещественного состава, в окне энергетического спектра малой энергии, регистрируют интенсивность гамма-излучения малой энергии. По этим результатам, а также установленным коэффициентам уравнений связи интенсивности рассеянного гамма-излучения с вещественным составом пульпообразных продуктов оценивают его вещественный состав. Способ может быть применен для одновременной оценки вещественного состава и плотности материального потока пульпообразных продуктов. Технический результат: повышение достоверности контроля вещественного состава пульпообразных материалов. 1 табл., 4 ил.

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для определения происхождения пищевого этилового спирта. Cущность способа заключается в том, что используют детекторное устройство типа «электронный нос», матрицу которого формируют из 8 сенсоров на основе пьезокварцевых резонаторов объёмных акустических волн с базовой частотой колебаний 10,0 МГц с разнохарактерными пленочными сорбентами на электродах, для стабилизации покрытий для нехроматографических фаз применяют подложку из углеродных нанотрубок, покрытия массива селективные: к спиртам – полиэтиленгликоль адипинат, ПЭГА; к высшим спиртам, кетонам, эфирам - полиэтиленгликоль себацинат и полиэтиленгликоль ПЭГ-2000; к сложным эфирам – полиэтиленгликоль фталат, ПЭГФ; к серосодержащим соединениям, эфирам – Тритон Х-100, ТХ-100; к кислотам, воде, спиртам – дициклогексан-18-6,краун-эфир ( ДЦГ18К6/УНТ); к фенольным и другим ароматическим соединениям – триоктилфосфиноксид (ТОФО/УНТ); к кетонам – пчелиный клей (ПчК). Пробы каждого образца объемом 10,0 см3 помещают в стерильный стеклянный пробоотборник, выдерживают при температуре 20 ± 1 оС в герметичном сосуде с полимерной мягкой мембраной, 1 см3 равновесной газовой фазы отбирают шприцем и вводят в ячейку детектирования, фиксируют частоту колебаний пьезокварцевых резонаторов в течение 2 мин с интервалом 1 с. Графически формируют суммарный аналитический сигнал в виде «визуальных отпечатков» максимумов и с помощью программного обеспечения прибора аналитические сигналы сравнивают между собой и с эталонными «визуальными отпечатками», полученными при анализе качественных образцов, устанавливая степень их различия и схожести. Если степень сходства с каким-либо эталоном из базы данных составляет более 95 %, то делают вывод, что исследуемый образец изготовлен из того же сырья, что и этанол, если степень сходства составляет 90 - 95%, считают, что анализируемый этанол изготовлен из сырья с отличающимися от эталона свойствами либо выработан с технологическими нарушениями, если степень соответствия менее 90%, исследуемый образец сравнивается с эталоном спирта из другого сырья. Использование способа позволяет с высокой точностью определить подлинность анализируемых спиртных напитков. 1 табл., 2 ил., 1 пр.
Наверх