Способ определения остаточных напряжений в изделиях из ферромагнитных материалов

 

Использование: неразрушающий контроль изделий, в частности определение зон концентрации напряжений на лопатках турбин из ферромагнитных материалов. Сущность изобретения: измеряют нормальную составляющую напряженности магнитного поля H^у_р вдоль входной, выходной кромок и вдоль выпуклой поверхности лопатки, фиксируя при этом точки с максимальными и нулевыми значениями. По точкам с нулевыми значениями H^e_р строят линии на поверхности лопатоки. По расположению этих линий с учетом максимальных значений H^e_р на входной и выходной кромках определяют зоны концентрации напряжений на лопатках турбин. 1 ил.

Изобретение относится к неразрушающему контролю изделий из ферромагнитных материалов, в частности, к способам определения зон концентрации напряжений на лопатках турбин из ферромагнитных материалов, и может быть использовано в энергетике для контроля лопаток паровых и газовых турбин, в газовой промышленности для контроля лопаток компрессорных установок и в других отраслях, где имеется потребность в обеспечении надежности вращающихся механизмов.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ определения остаточных напряжений в изделиях из ферромагнитных материалов, заключающийся в измерении напряженности магнитного поля, в котором для обеспечения возможности определения максимальной величины остаточных напряжений измеряют максимальную величину напряженности магнитного поля, по которой определяют максимальную величину остаточных напряжений, действующих в направлении, совпадающем с направлением измеряемого магнитного поля.

Целью изобретения является возможность определения зон концентрации напряжений на лопатках турбин.

Это достигается тем, что в способе определения остаточных напряжений в изделиях из ферромагнитных материалов, заключающемся в измерении напряженности магнитного поля, измеряют нормальную составляющую величины напряженности магнитного поля Н_р^у вдоль входной, выходной кромок и вдоль выпуклой поверхности лопатки, фиксируют точки с нулевыми и максимальными значениями нормальной составляющей величины напряженности магнитного поля в указанных зонах лопатки. По точкам с нулевыми значениями нормальной составляющей величины напряженности магнитного поля строят линии на поверхности лопатки и по расположению этих линий и максимальным значениям нормальной составляющей величин магнитной напряженности, измеренных на входной и выходной кромках, определяют зоны концентрации напряжений на лопатках турбин.

Способ иллюстрируется чертежом.

П р и м е р. Способ определения зон концентрации напряжений на лопатке, например последней по ходу пара ступени паровой турбины, осуществляют следующим образом.

Сначала измеряют нормальную составляющую величины магнитного поля вдоль входной кромки выпуклой стороны лопатки 1 Н_рвх^у путем перемещения датчика 2 магнитометра в направлении корня лопатки 3 (по стрелке 1). Пpи этом на поверхности входной кромки лопатки мелом или краской фиксируют места, где величина магнитного поля имеет максимальное значение - Н_рвх^умакс и нулевое значение - Н_рвх^у = 0 (точка А - место изменения знака величины Н_рвх^у).

Затем измеряют аналогичным образом нормальную составляющую величины магнитного поля вдоль выходной кромки выпуклой стороны лопатки Н_рвых^у. При этом фиксируют места, где величина Н_рвых^у имеет максимальное значение - Н_рвых^умакс и нулевое значение Н_рвых.^у= 0 (точка В и С - место изменения знака величины Н_рвых^у).

Затем на выпуклой стороне лопатки в зоне между нулевыми значениями величины Н_р^у на входной и выходной кромках путем перемещения датчика 2 от точки А к точке В последовательно изменяя направление датчика в сторону основания лопатки и обратно (линия II) фиксируют несколько промежуточных точек с нулевым значением Н_р^у или точки, где величина Н_р^у изменяет знак с плюса на минус, и наоборот. Путем соединения множества точек с нулевым значением величины Н_р^у определяют протяженность и границы линии с нулевым значением величины Н_р^у.

Аналогичным образом выполняют измерения величины Н_р^у на всех лопатках контролируемой ступени турбины.

На чертеже по результатам измерений представлены линия с нулевым значением величины Н_р^у, проходящая от входной до выходной кромки через отверстие под бандажную проволоку 4, и эпюры величин Н_рвх^у и Н_рвых^у соответственно вдоль входной и выходной кромок лопатки.

В соответствии с явлением магнитомеханического эффекта определенная при реализации данного способа линия с нулевым значением Н_р^у характеризует линию излома знака механических напряжений.

С учетом же максимальных значений нормальной составляющей величины магнитной напряженности, измеренных на входной и выходной кромках лопатки, линия с нулевым значением Н_р^у характеризует зону концентраций напряжений на лопатке турбины.

Вдоль зоны концентраций при циклическом воздействии рабочих нагрузок в соответствии с известными положениями эксплуатационной надежности лопаток могут развиваться линии усталости и трещины.

Очевидно, что наиболее опасным для развития усталостной трещины является расположение зоны концентрации напряжений с замыканием ее на конструктивном концентраторе напряжений, например на отверстии 4 под бандажную проволоку.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ИЗДЕЛИЯХ ИЗ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, заключающийся в измерении напряженности магнитного поля, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности определения зон концентрации напряжений на лопатках турбин, измеряют нормальную составляющую величины напряженности магнитного поля вдоль входной, выходной кромок и вдоль выпуклой поверхности лопатки, фиксируют точки с нулевыми и максимальными значениями нормальной составляющей величины напряженности магнитного поля в указанных зонах лопатки, по точкам с нулевыми значениями нормальной составляющей величины напряженности магнитного поля строят линии на поверхности лопатки и по расположению этих линий и максимальным значениям нормальной составляющей величин магнитной напряженности, измеренных на входной и выходной кромках, определяют зоны концентраций напряжений на лопатках турбин.

РИСУНКИ

Рисунок 1