[发明专利]内缸、外缸与阀壳的内表面制造缺陷的监控装置及方法

摘要

本发明提供了一种内缸、外缸与阀壳的内表面制造缺陷的监控装置，包括用于对内缸、外缸与阀壳焊缝内表面进行着色探伤，对除焊缝以外的内缸、外缸与阀壳内表面进行磁粉探伤的磁粉探伤与着色探伤设备；用于存储探伤数据的数据库服务器；基于所述数据，对内缸、外缸与阀壳内表面裂纹扩展寿命进行计算的计算服务器；用于输出结果的用户端浏览器。本发明还提供了一种内缸、外缸与阀壳的内表面制造缺陷的监控方法。本发明实现了汽轮机和燃气轮机的内缸、外缸与阀壳的内表面制造缺陷的裂纹扩展寿命的在线计算和监控，达到了内缸、外缸与阀壳的制造与加工阶段，对汽轮机和燃气轮机的内缸、外缸与阀壳的内表面制造缺陷的定量评价和监控的效果。

主权项

一种内缸、外缸与阀壳内表面制造缺陷的监控方法，其特征在于，步骤为：第一步：探伤确定内缸、外缸与阀壳的内表面制造缺陷的当量直径d；第二步：计算内缸、外缸与阀壳的内表面制造缺陷的面积A0；内缸、外缸与阀壳的内表面制造缺陷的面积A0的计算公式为：A0=12×10πd24=5πd24]]>式中：d——内缸、外缸与阀壳的内表面制造缺陷探伤的当量直径；第三步：确定内缸、外缸与阀壳的内表面制造缺陷的半椭圆形裂纹的初始短轴半径a0；把汽轮机和燃气轮机的内缸、外缸与阀壳的内表面制造缺陷处理为半椭圆形裂纹，半椭圆形裂纹的初始短轴半径为a0，半椭圆形裂纹的初始长轴半径为c0，给定a0/2c0＝x，内缸、外缸与阀壳的内表面制造缺陷的半椭圆形裂纹的初始短轴半径a0的计算公式为：a0=5xd2]]>式中：d——内缸、外缸与阀壳的内表面制造缺陷探伤的当量直径；x——半椭圆形裂纹的初始短轴半径为a0与2倍初始长轴半径c0的比值，x＝a0/2c0；第四步：计算内缸、外缸与阀壳的内表面制造缺陷所在部位的最大应力σmax i；对汽轮机和燃气轮机的内缸、外缸与阀壳的内表面制造缺陷部位，计算在无缺陷情况下，缺陷所在部位在正常停机、滑参数停机和事故停机共三种瞬态过程的最大主应力，第i种瞬态工况的最大主应力用σ1i表示，第i种瞬态工况的内缸、外缸与阀壳的内表面制造缺陷所在部位的最大应力σmax i的计算公式为：σmaxi＝σ1i+σre式中：σre——内缸、外缸与阀壳的残余应力；第五步：计算内缸、外缸与阀壳的内表面制造缺陷的临界裂纹尺寸aci；第i种瞬态工况的内缸、外缸与阀壳的内表面制造缺陷的临界裂纹尺寸aci的计算公式为：aci=K1C2Mσmaxi2]]>式中：σmax i——第i种瞬态工况的内缸、外缸与阀壳内的表面制造缺陷所在部位的最大应力；M——与裂纹形状参数Q有关的常数；对于内缸、外缸与阀壳的内表面缺陷，Q=∫0π2(1-c2-a2c2sin2θ)dθ]]>a——半椭圆形裂纹短轴半径；c——半椭圆形裂纹长轴半径；θ——过缺陷周线上任意一点的径向线与半椭圆长轴的夹角；K1C——内缸、外缸与阀壳的材料断裂韧性；第六步：计算内缸、外缸与阀壳的内表面制造缺陷的裂纹扩展寿命Nfi；第i种瞬态工况的内缸、外缸与阀壳的内表面制造缺陷的裂纹扩展寿命Nfi的计算公式为：Nfi=2(m0-2)C0(σmaxi)m0Mm02[1a0(m0-2)2-1aci(m0-2)2]]]>式中：a0——内缸、外缸与阀壳的内表面制造缺陷的半椭圆形裂纹的初始短轴半径；C0、m0——内缸、外缸与阀壳的材料裂纹扩展的试验常数；第七步：计算内缸、外缸与阀壳的内表面制造缺陷的等效正常停机次数nne：汽轮机和燃气轮机的内缸、外缸与阀壳的内表面制造缺陷的等效正常停机次数nne的计算公式可表示为：nne=ns0Nfs+ne0Nfe1Nfn+nn0]]>式中：nn0——电站用户要求的正常停机次数；ns0——电站用户要求的滑参数停机次数；ne0——电站用户要求的事故停机次数；Nfn——正常停机过程中的疲劳裂纹扩展寿命；Nfs——滑参数停机过程中的疲劳裂纹扩展寿命；Nfe——事故停机过程中的疲劳裂纹扩展寿命；第八步：确定内缸、外缸与阀壳的内表面制造缺陷的起停寿命判据值N0：将汽轮机和燃气轮机的内缸、外缸与阀壳的等效正常停机次数nne与起停寿命次数N进行比较，按照以下方法确定内缸、外缸与阀壳的内表面制造缺陷的起停寿命判据值N0：(1)若nne<N次，取N0＝N次；(2)若nne≥N次，取N0＝nne次；式中：nne——等效正常停机次数；第九步：计算内缸、外缸与阀壳的内表面制造缺陷的允许裂纹尺寸ai；汽轮机和燃气轮机的内缸、外缸与阀壳的内表面制造缺陷的允许裂纹尺寸ai的计算公式为：ai=[2acn(m0-2)2N0C0(m0-2)(σmaxn)m0Mm02acn(m0-2)2+2]2m0-2]]>式中：acn——在正常停机的瞬态过程，内缸、外缸与阀壳的内表面制造缺陷部位的最大应力σmax n对应的临界裂纹尺寸；σmax n——在正常停机的瞬态过程，内缸、外缸与阀壳的内表面制造缺陷部位在无缺陷情况下计算的最大主应力；N0——内缸、外缸与阀壳起停寿命的判据值；第十步：计算内缸、外缸与阀壳的内表面制造缺陷的允许初始裂纹尺寸判据值[a]；对于汽轮机和燃气轮机的内缸、外缸与阀壳的内表面制造缺陷的允许裂纹尺寸ai，取安全系数为n，得出内缸、外缸与阀壳的内表面制造缺陷的允许初始裂纹尺寸判据值[a]的计算公式为：[a]=ain]]>式中：ai——内缸、外缸与阀壳的内表面制造缺陷的允许裂纹尺寸；第十一步：汽轮机和燃气轮机的内缸、外缸与阀壳的内表面制造缺陷的评价与监控；将内缸、外缸与阀壳的内表面制造缺陷的初始短轴半径a0和允许初始裂纹尺寸判据值[a]进行比较：若a0<[a]，内缸、外缸与阀壳的内表面制造缺陷是合格的，表明服役到起停寿命N次，内缸、外缸与阀壳的内表面制造缺陷不会扩展至临界裂纹尺寸，该内缸、外缸或阀壳可以使用，对内缸、外缸与阀壳的内表面缺陷进行打磨消除，且打磨后内缸、外缸与阀壳的公差在允许的范围内；若a0≥[a]，内缸、外缸与阀壳的内表面制造缺陷是不合格的，应予以报废。