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摘要:通過內窺鏡對汽輪機各個制造環節進行檢測，對多發易發缺陷進行梳理，并全面分析可能存在的問題，提供了缺陷的直觀形態及處理方式，為設計、工藝優化、生產指導及檢測提供了數據支持。

關鍵詞:汽輪機;工業內窺鏡;檢測

汽輪機零部件數量眾多，多數處于高溫高壓的惡劣環境，對材料本身性能要求高，對材料的表面缺陷要求控制嚴格。在不同工況下，工件將承受不同的拉伸、剪切、彎曲及疲勞應力等，表面缺陷就可能成為應力的集中區，擴展成為裂紋，甚至成為斷裂的起裂點，所以要盡早、及時發現并消除這類缺陷，方可保證機組安全運行。此外，承載運輸油、汽的零部件如調速保安系統部件、通流部分部件、油系統以及蒸汽系統部件，必須滿足JB/T4058—1999《汽輪機清潔度》要求，避免因為異物進入油、蒸汽通道影響機組運行安全。如在電廠機組運行前沖管等工藝措施不能清除的一些附屬物或氧化物，在運行中因沖刷、振動剝落后，直接或破壞各種濾網后隨著高溫高壓的蒸汽進入機組通流部位，會先后對噴嘴葉片、動葉片，甚至轉子造成不可逆的破壞，嚴重的可能出現安全事故。肉眼無法對機組中腔室、管道、裝配等隱藏部位表面進行直觀檢測，而工業內窺鏡因其體積小、便于攜帶、觀測距離長、直徑小、直觀、可定量等特點在此類檢測中發揮了重要的作用。

1內窺鏡基本知識

目視檢測作為無損檢測的一種形式，而工業內窺鏡的應用，打破了肉眼的限制，使目視檢測視野可達管道、腔體、組裝部套內部，可以對裂紋、起皮、拉線、劃痕、凹坑、凸起、斑點、腐蝕、未焊透、焊漏、多余物、裝配缺陷等進行檢測，一些先進的設備已經可以達到色溫8000K以上，接近日光色溫，實現色彩的最佳還原，使呈現的缺陷更精確，更好識別。內窺鏡具備測量缺陷的能力，如測量缺陷的長度和面積等數據。隨著特殊性能材料、照相攝像技術、計算機儲存及處理、鋰電池、光學鏡頭技術、顯示器分辨率等技術的全面提高，內窺鏡也逐步升級，具備更精確、更方便、工作范圍更廣、定量測量更具可信度的優勢。內窺鏡探頭如圖1所示。

2內窺鏡在各制造環節中的應用

2．1科研核能發電汽輪機用轉子由于體量龐大，很難得到合格的整鍛產品，所以目前都是由鍛成不同部分的輪盤和軸頭焊接而成，這樣可以避免整鍛轉子的鍛件缺陷，又減輕了轉子的重量，性能得到提升。汽輪機在起機、關機、工況轉變過程以及運行中，轉子承受了復雜的動載荷和變載荷，缺陷會被復雜的工作環境放大，加速了焊接接頭的疲勞進程，使缺陷快速擴展成裂紋等極具危害的形態，造成重大事故。正因為這樣，先進的焊接轉子制造技術(包括檢測技術)長期被國外壟斷。東方汽輪機有限公司成功研制出國內首根核電用轉子。因為不同部分之間有特殊的腔室，在打底焊接時，無法觀測到焊縫背面成型情況，常規的無損檢測也很難對焊縫背面成型情況進行直觀判斷，所以引入了工業內窺鏡的檢測，將此處焊縫背面表面形態直觀地展現出來，在焊縫背部成型、背部焊道尺寸控制以及表面缺陷排除方面做了出色表現。給技術人員提供了有效數據的支持。我公司還自主設計制作了特殊工裝，解決了探頭軟管進退問題，對內窺鏡探頭進行物理局部降溫，克服了對內窺鏡工作溫度的限制。如圖2為內窺鏡拍攝的焊接轉子焊縫背面成型圖。

2．2鍛造汽輪機中常用內窺鏡檢測的鍛件:管道、軸承座腔室等。以無縫鋼管為例，無縫鋼管是通過穿孔法和高速擠壓法得到的。2．2．1穿孔法用穿孔機穿孔，同時用軋輥滾軋，用芯棒軋管機定徑、壓延、平整、成型。2．2．2高速擠壓法在擠壓機中直接擠壓成形，這種方法加工的管材尺寸精度高。所以無縫鋼管內孔中的主要表面缺陷有裂紋、折疊、分層和夾雜等。鍛件常見缺陷形態見圖3。

2．3焊接焊接的應用解決了鍛件和鑄件不容易做到的復雜結構，所以在特殊管件和腔室結構上，焊接結構受到設計的青睞。內窺鏡對于肉眼不及的腔室及焊縫起到監測作用。汽輪機中常用內窺鏡檢測的焊接件有:管道、焊接轉子、油箱、焊接空心葉片、焊接隔板腔室、低壓加熱器腔室、凝汽器腔室、軸承箱、齒輪箱、閥門等。常見缺陷為:縮孔、夾渣、根部未焊透、表面氧化、飛濺、焊瘤、錯邊、根部收縮等。焊接常見表面缺陷形態見圖4。以焊接管為例，先將經檢測合格的板材卷成管形后，再用自動焊焊接而成，一般大口徑管多用這種方法加工。由于板材已檢測過，所以焊接管常見缺陷為焊縫缺陷。

2．4鑄造常見表面缺陷有:夾砂、殘余物、毛刺、交錯孔、氣孔、裂紋及鑄件熱處理過程中的氧化皮等。缺陷的形態與焊接等工藝制造過程產生的缺陷類似。主要零部件為:噴嘴室、精鑄空心葉片等。

2．5加工及倉儲過程加工及倉儲過程中，由于防護不當造成金屬屑、填料、電焊條和殘留焊條頭、破布、垃圾等進入構件內部，由于氧化產生鱗片、銹跡等，常見的表面缺陷形態見圖5。

2．6精確測量檢測標準會對缺陷有一個容忍范圍，所以就需要對缺陷進行測量，以便判斷是否可以接受。內窺鏡雙目光學系統技術是利用三維測量原理，內置軟件把兩路光學系統捕捉的兩個分離圖像進行立體重建。目前多采用兩種技術:(1)雙物鏡、雙圖像傳感器成像技術。(2)雙物鏡、單圖像傳感器分時成像技術。圖6為雙目立體視覺數學模型，圖7為雙物鏡雙圖像法對缺陷深度和寬度的測量。

2．7其他在汽輪機制造過程中，因為工裝或者特殊部位的限制，需要對隱藏部位進行目視確認。如水壓試驗、總裝觀測等。

2．8運輸及倉儲中存在的問題到達電廠的部套在倉儲以及安裝過程中，產品可能會出現一定程度的損傷。如對某燃機缸本體進行檢查時，發現由于電廠的氣候，或者在倉儲時防護不到位，會出現很多問題:缸內銹蝕較為嚴重;缸體內部積水嚴重;缸體內存在雜物等。

3對制造的提升

根據形成的內窺鏡數據庫，對汽輪機制造中各個環節出現的問題精確分析，做到有的放矢，對設計和工藝進行改進，并在合適的工藝階段進行檢測、防護及預防。

3．1清理清理異物、銹蝕等可采用物理方法和化學方法及兩者相結合的辦法。物理方法如噴丸處理、強風吹掃、拋磨?；瘜W方法(酸洗槽)為:采用硫酸、磷酸、鹽酸(濃度為8%～12%)進行酸洗。物理化學相結合的方法，如在清理軸承管道時，采用高溫蒸汽帶入酸性溶劑的方式進行高溫酸洗。

3．2防護對管道、腔室等進行干燥防護:(1)放置蒙脫石類干燥劑。(2)噴防銹劑，可用酒精將晶粒狀固體(FER-RO-GARD100E，FERRO-GARD100E)溶解，噴入防銹位置。然后用錫箔紙對所有管口或腔室空洞進行封閉處理，最后蓋上臨時蓋板防護。3．3預防對用內窺鏡檢出的缺陷數據庫，做進一步的分析:(1)反饋到工藝，如根據焊縫背面成型情況更改焊接工藝參數及焊接材料等。(2)在原始設計選材中，壓力不高的部位選用碳鋼管道，經檢查發現經常出現銹蝕，且不容易清理與防護，為了保證清潔度，可換成不銹鋼管材，這樣檢測和維護費用降低，因此并沒有增加實際成本。(3)更改更為合理的裝配順序，調整內窺鏡檢測時間，或增加檢測點。

4總結

文中列舉了常見的缺陷類型，經過長期缺陷數據收集分析形成典型案例，給檢測人員提供了參照，作為判斷對比依據。同時也在工藝改進、設計優化、生產等方面起到了積極的作用。所以內窺鏡充分發揮了自身的檢測優勢，在汽輪機制造中起到了重要的作用，提高了生產效率，降低了成本，保證了機組效率和安全

參考文獻

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作者：田勝華 王珍 單位：東方汽輪機有限公司