检测技术在水泵叶轮上的运用范文

摘要:扼要地介绍了水泵及叶轮部件在火电厂发电的重要性，为确保叶轮关键部件在水泵运行中安全稳定，对叶轮采用着色渗透(简称PT)探伤及磁粉(MT)探伤两种无损检测方法进行了分析，得出用PT探伤优于MT探伤，并对叶轮进行PT探伤操作过程进行了重点阐述，通过PT探伤可发现水泵叶轮在运行状态下难以发现的细小缺陷，从而避免了由于叶轮叶片裂纹导致的水泵不能工作及对火电生产产生不良影响，确保火电生产的稳定运行。

关键词:PT探伤;水泵叶轮;应用

水泵是火电厂发电的必须设备之一，其主要作用是为发电厂的锅炉提供连续不断的水源并传送热量，使锅炉的蒸汽转化为机械能，带动发电机发电，确保了火电厂机械设备的正常运行。所以，确保水泵设备的正常工作是火电厂设备管理的一项关键项目。叶轮是水泵设备的关键部件，由于长时间在水下运行，水的汽蚀、摩擦以及水泵的振动都会对叶轮叶片造成破坏，致使其产生腐蚀及裂纹。一旦裂纹形成，随着水泵设备运行时间增加，裂纹发展趋势加快，直至叶片断裂。水泵在运行中由于叶片的腐蚀和断裂会直接影响火电厂循环水的供应及稳定发电。以上的质量安全事故在火电厂出现过多次，为了避免类似的质量安全事故的发生，可以采用无损伤方法对叶轮叶片定期进行检测，确保火电厂正常运行。

1无损探伤方案的选定

水泵叶轮在工作中，水流的运动、汽蚀、材质老化和加工过程中的缺陷都可能使之产生裂纹，其裂纹基本上都是体现在叶轮的表面，分布均无规则。当前，火电厂采用的无损探伤方法有超声波探伤法、液体渗透探伤法、射线探伤法、磁粉探伤法、漏磁探伤法、涡流探伤法等。为寻找合适的探伤方法，根据运行水泵叶轮的材质、形状、厚薄，通过了解各种探伤方法的优点和局限性，选择使用以下两种方法，即着色渗透探伤法(PT)和磁粉探伤法(MT)。

1.1MT探伤法

MT探伤是利用磁场的连续性和缺陷的不连续性的原理，检测出铁磁材料中表面以及表面下缺陷的位置、轮廓、尺寸和形状的方法。MT探伤有以下优点:表面裂纹易检测出来，非常细微的裂纹以及工件表面被脏物堵塞的裂纹也能直观显示;②操作方法简单方便，技术难度不大，稍有无损检测知识的人员都能操作;③工件表面上会直接将磁粉痕迹显示出来，便于观察工件表面不连续性缺陷图案;④尺寸及形状对受检零件影响不是很大;⑤预清洗过程简单快捷，工件被油漆或其他脏物所覆盖也不影响显示效果，成本低。磁粉探伤的缺点:a)对检测零件中表面看不到及深埋(大于3mm)的不连续性缺陷检测比较困难;b)检测中磁场与间断性的缺陷方面要垂直于主平面内，才能有效进行检测。

1.2PT探伤法

PT探伤是以液体的毛细管作用和固体染料在一定条件下的发光现象为基础的工作原理，采用化学试剂对物体表面开口缺陷进行检测的一种方法。液体渗透检测方法的主要优点是它能用于非磁性材料，成本低、操作方便，而且检测结果一目了然。其缺点是:①不连续性缺陷必须是连通工件表面的;②试样必须清洗干净才能进行试验，否则会影响效果;③表面薄膜会影响不连续性缺陷的判断和检测。

1.3两种无损探伤方法对比

1)PT探伤法则不论是铁磁性材料或非铁磁性材料均适用;而MT探伤法只适用于具有铁磁性材料的零件，非铁磁性材料不适用于磁粉检测。

2)PT探伤法即使是复杂形状的试件也只需一次检验即可实现几乎全表面探伤;MT粉探伤法对复杂形状零件的所有部分难于做到非常准确地磁化，要根据实际情况通过改进磁化方向进行多次磁粉探伤检查。

3)PT探伤法中，当各种方向的缺陷共存时，只需一次探伤操作即可，而且“圆形缺陷”也容易显示出其痕迹。MT探伤法对“圆形缺陷”的磁粉图像显示不很清楚，同时只能根据磁化方向检出的“缺陷方向”。

4)PT探伤法只能检测出表面开口缺陷，费用相对MT探伤法的费用贵一点，但MT探伤法也只能检测出表面和近表面缺陷。根据以上两种探伤方法的优缺点和火电厂在用水泵的叶轮材质、现场环境等情况进行分析，由于目前使用的叶轮材质大多数采用奥氏体不锈钢材质、叶轮形状也比较复杂以及现场环境较为恶劣，采用PT探伤法明显优于MT探伤法。

2PT探伤方法的实施

PT探伤法的工作程序为:拆卸叶轮———清洗叶轮表面———清洗剂彻底清理干净———着色渗透(同时用标准试块检测试剂的灵敏度)———清洗多余的渗透剂———喷涂显像剂显像———分辨缺陷进行质量评级及评审———清洗并去除叶轮表面等脏物———按原来拆卸的位置安装。

具体PT探伤操作步骤如下］:

1)清理叶轮表面杂物、防腐漆、泥浆和锈蚀等异物，至叶轮表面显示出叶轮表面金属光泽。

2)对表面涂过防腐漆的叶轮使用除油漆剂或清洗剂进行预清洗，以去除油污、油垢及油漆，然后使用清洗剂将受检叶轮表面清洗干净，并随后自然干燥。

3)将着色渗透剂喷涂于叶轮所检表面，根据相关标准要求离叶轮表面250mm左右进行喷涂，渗透温度控制在10℃～50℃范围，渗透时间不小于10min，在整个渗透过程的时间内，渗透液将叶轮受检表面全部润湿。若叶轮温度超过标准规定范围，还需用A型试块做对比试验，确认渗透时间。

4)渗透时间达到标准所规定的时间后，首先对叶轮表面进行清洗，其方法是先用干净的抹布擦去叶轮受检表面过多的着色渗透液体，然后在抹布上喷一些清洗剂进行擦洗。在擦洗的同时，再用干净不起毛的布擦干受检叶轮表面。

5)显像。将显像剂喷涂于叶轮受检表面上，喷涂时喷嘴与受检工件表面要有一定的距离，一般350mm左右，并与受检面成30°～40°夹角进行喷洒，显像的时间控制在10min之内。显像剂喷洒厚度为0.06mm左右且均匀覆盖在叶轮表面。

6)所喷涂的显像剂达到标准所规定时间后，一般不小于1000Lx(白光下)光线下进行观察受检叶轮表面，首先要先观察B型试块表面辐射状裂纹图像是否符合标准要求，如符合标准要求，说明PT探伤叶轮的渗透操作过程符合标准要求，然后再观察叶轮表面所显示出来的图像结果，若现场光线不满足标准要求时，可用光学放大镜(一般在5～10倍)进行查看叶轮表面是否有缺陷。

7)检验记录不得涂改，并记录详细清楚。受检试块、工件编号、名称、检查部位、渗透探伤剂(含着色渗透液去除剂及显像剂)牌号编号，操作中渗透时间、显像时间等主要过程参数，缺陷类别、数量和大小以及检验时间应在检验记录中体现出来。

8)根据检验记录的内容对叶轮质量评级。根据相关标准对所发现的缺陷作出评级或处理结论，从而判断叶轮是否符合探伤标准要求。

3PT探伤检测过程中应注意的问题

1)由于水泵设备属于长期运转的机械设备，水泵叶轮又是在水下运行，汽蚀、腐蚀等因素的影响，大大加深了叶轮拆卸的难度。如果叶轮因叶片汽蚀等原因拆不下来时，可用热套方法将其拆缷，千万不能用锤子敲打，否则会造成叶轮变形，甚至使叶轮产生人为的裂纹。

2)叶轮无论是在拆卸过程还是清洗叶轮时，都应轻拿轻放，以防叶轮碰撞变形，从而影响叶轮的水力性能，也可能造成转子不平衡，导致水泵振动超标。

3)水泵叶轮探伤过程中尽可能选择在温度适宜的秋天进行。PT探伤报告结论的准确性判断，受检测环境、试剂温度、仪器以及操作人员的水平、健康状况、精神状态等影响，由于人在比较差的检测场所进行探伤，容易疲劳、注意力不集中，可能造成一些细小缺陷检测不出来，同时天气过于闷热或寒冷的热胀热缩会给叶轮的拆卸带来了一定的难度。

4)叶轮表面的异物必须清除干净，否则叶轮表面的裂纹缺陷开口处会有覆盖物，使渗透剂渗入缺陷时受到阻碍，大大降低了渗透剂润湿能力，从而阻碍了渗透液毛细作用，使渗透剂无法渗入，造成叶轮缺陷的误判。

4经济效益分析

近年来，火电厂也加强了对水泵叶轮的检测，发现叶轮运行后出现裂纹现象不在少数。如某水泵制造厂家经售后服务人员反馈，每年在火电厂检修过程中存在叶轮裂纹现象达数十起，如:山东某电厂在检修中过程，通过对水泵叶轮PT探伤发现有较长且中间有穿透性的裂纹缺陷，经评审叶轮报废，水泵制造厂家及时为火电厂重新配备新的叶轮，从而避免了火电厂安全质量事故的发生，避免了上百万元的安全质量事故经济成本;河南某电厂在水泵检修过程，将叶轮清洗干净对其进行PT探伤检测，其显像中发现叶轮表面细小的裂纹缺陷，电厂及时对其进行焊补处理，避免了叶轮表面裂纹扩展致使叶轮断裂的风险，确保了电厂的正常供电。若叶轮运行后裂纹扩大致使叶轮报废，仅叶轮零件购买就需要10多万元，为火电厂节约了成本。利用PT探伤的材料费、工时费数百元的经济成本就可以换来水泵叶轮运行中的安全质量。然而火电厂一次质量安全事故就会直接损失少则数万元，多则几十万元，再加上人工、物力等间接损失可能达到上百万元，从而增加了企业运行成本。因此，对叶轮PT无损探伤在水泵检测工作中具有非常重要的意义。

参考文献

［1］刘晴岩．液体渗透的可靠性［J］．无损检测，2002，24(9):381－383．

［2］胡天明．液体渗透探伤［M］．武汉:武汉测绘科技大学出版社，1994．

［3］国家发展和发展改革委员会．承压设备无损检测:JB/T4730—2005［S］．北京标准出版社，2005.

作者：杨平波1，杨英2，汤立宏1 单位：1．湖南湘电长沙水泵有限公司，2．湖南工程职业技术学院