基于无损检测技术预测高温合金涂层服役状况的方法技术

本发明专利技术涉及燃气轮机检测领域，公开了一种基于无损检测技术预测透平叶片高温合金涂层服役状况的方法，包括步骤：选取一个测试位置，利用高频电涡流对选取的测试位置进行测试，获得阻抗—扫描频率测试谱线图；制作一个基体标准试块，再制作涂覆有可接受的最大厚度和最小厚度高温合金涂层的标准试块各一个，利用相同频率的高频电涡流分别测试获得基体标准试块和最大厚度的高温合金涂层与最小厚度的高温合金涂层的标准阻抗—扫描频率测试谱线图；将测试位置的阻抗-扫描频率测试图与标准阻抗—扫描频率测试谱线图进行对比，判断测试位置的高温合金涂层是否失效，对未失效的危险点位置预测剩余寿命。本发明专利技术能够快速对高温合金涂层服役状况进行分析。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及燃气轮机检测领域，公开了一种基于无损检测技术预测透平叶片高温合金涂层服役状况的方法，包括步骤：选取一个测试位置，利用高频电涡流对选取的测试位置进行测试，获得阻抗—扫描频率测试谱线图；制作一个基体标准试块，再制作涂覆有可接受的最大厚度和最小厚度高温合金涂层的标准试块各一个，利用相同频率的高频电涡流分别测试获得基体标准试块和最大厚度的高温合金涂层与最小厚度的高温合金涂层的标准阻抗—扫描频率测试谱线图；将测试位置的阻抗-扫描频率测试图与标准阻抗—扫描频率测试谱线图进行对比，判断测试位置的高温合金涂层是否失效，对未失效的危险点位置预测剩余寿命。本专利技术能够快速对高温合金涂层服役状况进行分析。【专利说明】基于无损检测技术预测高溫合金涂层服役状况的方法
本专利技术设及燃气轮机热端部件涂覆高温合金涂层服役状况快速分析
，特 别是设及一种基于无损检测技术预测透平叶片高温合金涂层服役状况的方法。
技术介绍
随着燃气轮机进口温度不断提高和服役环境不断恶化，燃气轮机高温热端部件一 般都涂覆有隔热和抗高温氧化涂层，尤其W透平前几级叶片必须涂覆合金涂层或热障涂 层，W保护基体合金免受热腐蚀介质冲蚀和减少燃气到达叶片金属基体的温度，使基体材 料在可承受的温度下保持一定的强度和塑性，维护部件正常运行。 然而该些涂层不可避免的由于服役而退化，该也是叶片定期更换的主要原因。对 涂层的服役寿命的研究主要集中于实验室阶段，几乎没有针对电厂实际运行的热端部件表 面高温合金涂层的监测和管理，电厂一般都是根据运行时间达到一定的服役时间（例如中 修24000h)或允许达到一定的次数（例如中修900次）来确定维修间隔，一般中修主要是检 查所有暴露于高位通道的零部件，如燃烧室过渡段W及第一级透平喷嘴组件全部拆下，往 往电厂的机组会出现未达到维修时间叶片涂层出现破坏而造成叶片的损伤甚至机组事故， 或者出现达到了中修的时间，叶片涂层完好和机组运行良好，不需要进行维修，在实际运行 过程中难W准确监测和管理高温合金涂层的服役状况。
技术实现思路
(一）要解决的技术问题 本专利技术要解决的技术问题是如何快速对高温合金涂层服役状况进行分析，获得涂 层服役寿命，指导电厂用户制定合理的维修周期。 (二）技术方案 为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于无损检测技术预测透平叶片高温合 金涂层服役状况的方法，其可W包括如下步骤： [000引 S1 ;选取一个待测的透平叶片高温合金涂层的测试位置，利用高频电祸流对选取 的测试位置进行测试，获得阻抗一扫描频率测试谱线图； S2;制作一个与待测的透平叶片基体材质相同的基体标准试块，再制作一个涂覆 有可接受的最大厚度高温合金涂层的标准试块和一个涂覆有可接受的最小厚度高温合金 涂层的标准试块，涂覆的高温合金涂层的厚度通过测量得出，利用与S1中相同频率的高频 电祸流分别测试获得基体标准试块的基体阻抗一扫描频率测试谱线图，和最大厚度的高温 合金涂层与最小厚度的高温合金涂层的标准阻抗一扫描频率测试谱线图； S3 ;对S1中获得的阻抗一扫描频率测试谱线图进行处理，将处理后的S1中获得的 阻抗一扫描频率测试谱线图与S2中获得的基体标准阻抗一扫描频率测试谱线图W及最大 厚度的高温合金涂层与最小厚度的高温合金涂层的标准阻抗一扫描频率测试谱线图进行 对比，判断S1中的测试位置的高温合金涂层是否失效； S4;若判断待测的透平叶片未达到服役寿命，通过高频电祸流继续测定该透平叶 片上的危险点位置处的高温合金涂层厚度，经过误差分析，获得该危险点处的高温合金涂 层有效相厚度和消耗侣厚度，根据高温合金涂层寿命预测模型，预测该透平叶片高温合金 涂层的剩余寿命。 其中，所述扫描频率的范围为0. 1?30MHz。 其中，所述步骤S1中，对待测的透平叶片高温合金涂层区域进行网格划分确定所 述测试位置，W透平叶片轴向为纵轴，W平行于透平叶片平台区为横轴截面，W高频电祸流 的测试探头的直径为间距，在叶身表面划分网格线，W网格线的交叉点作为测试位置的坐 标值或相对坐标点，进行逐点测试或进行分区域测试。 其中，所述步骤S1中，测试高温合金涂层时，需要除去透平叶片表面的铁磁性杂 质。 其中，所述步骤S2中，最小厚度和最大厚度高温合金涂层的厚度为80 ym和 200 U m。 其中，所述步骤S3中，所述判断高温合金涂层是否失效包括W下步骤：确定涂层 所属类型，根据测得的阻抗一扫描频率测试谱线图与基体标准阻抗一扫描频率图谱和最大 厚度的高温合金涂层与最小厚度的高温合金涂层的标准阻抗一扫描频率测试谱线图比较， 若测得的阻抗一扫描频率测试谱线图的测量曲线位于基体曲线上方，则固巧Ij步骤S4;若待 测涂层的阻抗-扫描频率图位于最大厚度的标准阻抗-扫描频率W上，则涂层完好，为涂层 的设计寿命；若测得的阻抗一扫描频率测试谱线图的测量曲线位于基体曲线下方，则判断 涂层失效，测试结束；若新涂层的阻抗-扫描频率图位于最小厚度的标准阻抗-扫描频率图 W下，则判断新涂层不合格。 其中，所述步骤S4中，高温合金涂层危险点位置确定，该位置与叶片设计、机组运 行工况相关，机组叶片气动设计不同，叶片冷却方式不同，涂层表面温度不同，危险点的位 置各不相同，通过气动设计预测涂层危险点位置，或通过破坏性分析确定叶片破坏位置，判 断危险点位置，或采用全面测试多点查找，确定危险点位置。 [001引其中，所述步骤S4中，利用祸流检测传感器连接祸流检测仪，将祸流检测传感器 置于空气中，建立祸流信号平衡点，采集每一个测试位置的祸流信号，按照模型： D =嚴计算出待测的胃温合金涂; 其中，D为待测高温合金涂层的厚度，m ;f为待测高温合金涂层的电流频率，化；U 为相对磁导率，无量纲；r为电导率，S/m ; 获得的高温合金涂层厚度带入寿命预测模型，假设原始高温合金涂层的有效相厚 度为Li，总寿命为，服役后高温合金涂层的有效相厚度为L2,剩余寿命为％|1，其中= OVLi) ? t总，即可获得高温合金涂层的剩余寿命。 ( S )有益效果 与现有技术相比，本专利技术具有W下优点： 本专利技术提供的一种，利用高 频电祸流测试技术建立了高温合金涂层电祸流无损检测与寿命预测、服役状况之间的关 系，高频电祸流设备简单，扫描频率和信号处理装置简单易携带，可W快速获得高温合金涂 层的阻抗图谱，与标准涂层的阻抗图谱进行对比，快速判断服役后的叶片高温合金涂层是 否存在缺陷，对不存在缺陷和涂层完整的涂层，获得特征相的厚度，代入寿命预测模型，可 对叶片进行剩余寿命预测，实现了涂层寿命预测管理；不受场地和人员的限制，可实现大规 模自动化的检测。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术一种具体实 施过程示意图； 图2为热障涂层示意图； 图3为阻抗-频率与涂层服役状况关系图； [002引图4为典型的MCrAlY涂层服役后微观结构变化图； 图5为本专利技术一种实施例的6B机组叶片的测试示意图； 图6为本专利技术一种实施例的她机组GT29+涂层的测试结果。 图中；1〇 ;氧化错层；20 ;TGO层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无损检测技术预测高温合金涂层服役状况的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：选取一个待测的透平叶片高温合金涂层的测试位置，利用高频电涡流对选取的测试位置进行测试，获得阻抗—扫描频率测试谱线图；S2：制作一个与待测的透平叶片基体材质相同的基体标准试块，再制作涂覆有可接受的最大厚度高温合金涂层的标准试块和涂覆有可接受的最小厚度高温合金涂层的标准试块各一个，涂覆的高温合金涂层的厚度通过测量得出，利用与S1中相同频率的高频电涡流分别测试获得基体标准试块的基体标准阻抗—扫描频率测试谱线图，和最大厚度的高温合金涂层与最小厚度的高温合金涂层的标准阻抗—扫描频率测试谱线图；S3：对S1中获得的阻抗—扫描频率测试谱线图进行处理，将处理后的S1中获得的阻抗—扫描频率测试谱线图与S2中获得的基体标准阻抗—扫描频率测试谱线图以及最大厚度的高温合金涂层与最小厚度的高温合金涂层的标准阻抗—扫描频率测试谱线图进行对比，判断S1中的测试位置的高温合金涂层是否失效；S4：若判断待测的透平叶片未达到服役寿命，通过高频电涡流继续测定该透平叶片上的危险点位置处的高温合金涂层厚度，经过误差分析，获得该危险点处的高温合金涂层有效相厚度和消耗铝厚度，根据高温合金涂层寿命预测模型，预测该透平叶片高温合金涂层的剩余寿命。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：段方苗，张涛，张强，
申请(专利权)人：北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11