涡轮转子盘的叶片槽部的超声波探伤方法以及装置制造方法及图纸

本发明专利技术的涡轮转子盘的叶片槽部的超声波探伤方法包括：配置工序，在该配置工序中，将包括分别能够发送超声波的多个振子的相控阵探头以所述多个振子沿着所述转子盘的周向排列的并列状态配置于所述转子盘的端面；第一收发工序，在该第一收发工序中，在以第一发送模式控制所述多个振子各自的超声波发送时期的状态下，从处于所述并列状态的所述多个振子发送超声波，并接收该超声波的反射波；以及第二收发工序，在该第二收发工序中，在以与所述第一发送模式不同的第二发送模式控制所述多个振子各自的超声波发送时期的状态下，从处于所述并列状态的所述多个振子发送超声波，并接收该超声波的反射波。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用作为超声波探伤法之一的相控阵法来检查涡轮转子盘的叶片槽部的缺陷的方法以及在该方法中使用的装置。
技术介绍
在燃气涡轮、蒸汽涡轮中，在向用于固定在涡轮转子的转子盘外周面上形成的涡轮叶片的槽部(以下，也称为“叶片槽部”。)插入了涡轮叶片的叶片根部(以下，也仅称为“叶片根部”。)的状态下，将涡轮叶片固定于转子盘。作为检查在涡轮转子的叶片槽部产生的裂纹等缺陷的有无以及裂纹的大小的方法，能够使用磁粉探伤、复制法等检查方法。然而，在这些方法中，需要将涡轮叶片的叶片根部从叶片槽部拔出，涡轮叶片的拔出以及检查后的再装配等检查前后的附加工作需要大量的时间和费用。因此，希望开发不将涡轮叶片从叶片槽部拔出而能够检查叶片槽部的非破坏检查技术。例如，专利文献1以及专利文献2提出有如下所述的超声波探伤法：向叶片槽部照射超声波，接收其反射波并查验波形等，从而能够检查叶片槽部有无缺陷。在这些超声波探伤法中的、专利文献1所采用的相控阵法中，采用具有多个振子的相控阵探头。振子沿着相控阵探头的前后方向排列，能够独立地控制各个振子发送超声波的时刻。从各个振子发送的超声波形成合成波面，但通过控制各个振子的发送时刻，能够自由地控制合成波面的照射方向、焦点距离。在检查时，相控阵探头沿着检查对象物的表面在前后方向上移动(扫描)，由此能够使检查范围发生变化。另一方面，超声波向相控阵探头的前斜下方的方向照射。通过控制振子的发送时刻，能够对超声波相对于相控阵探头的前后方向的倾斜角度进行电操作，由此能够使检查范围发生变化。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2009-244079号公报专利文献2：日本特开2013-057681号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题在利用相控阵法来进行叶片槽部的检查的情况下，通常将相控阵探头配置于转子盘的端面。而且，一边使相控阵探头在转子盘端面的半径方向上移动、一边朝向叶片槽部反复地照射超声波，并接收来自叶片槽部的反射波。在该情况下，多个振子沿着相控阵探头的移动方向即转子盘端面的半径方向配置，通过控制振子的发送时刻，能够变更检查范围的深度。在此，在涡轮转子的叶片槽部中，在各种方向产生裂纹等缺陷。尤其是如图10所示，在叶片槽部108从转子盘106的轴向偏离而呈圆弧状地弯曲的曲面侧装型的情况下，与叶片槽部沿着转子盘的轴向呈直线状地延伸的通常的侧装型相比，在叶片槽部108产生的裂纹等缺陷在多个方向上发生。在超声波探伤法中，当缺陷的产生方向与超声波的照射方向不同时，反射波的方向不同。例如，参照图11，在来自相控阵探头100的超声波u的照射方向与裂纹c的产生方向呈直角的情况下，相控阵探头100能够可靠地接收反射波e。与此相对地，即便在相同的位置存在有缺陷，当超声波的照射方向相对于裂纹的产生方向而偏离直角时，也存在接收方向上的反射波的反射率降低、无法检测反射波的情况。其结果是，缺陷的检测精度降低。考虑能够通过使相控阵探头的方向在转子盘的周向上发生变化、使超声波的照射方向与缺陷的产生方向的相对关系发生变化而防止上述那样的检测精度的降低。在此，如图11所示，在利用现有的相控阵法来进行叶片槽部108的检查的情况下，将相控阵探头100配置于转子盘106的端面106a。在该配置中，多个振子110沿着转子盘106的半径方向a配置。而且，一边使相控阵探头100沿着转子盘106的半径方向a移动、一边从相控阵探头100朝向叶片槽部108发送超声波u，并接收来自叶片槽部108的反射波。在上述那样的现有的方法中，在要使相控阵探头100的方向在转子盘端面106a的周向b上发生变化的情况下，不仅在半径方向a的位置，还必须沿周向扫描相控阵探头100，扫描变难。本专利技术的至少一实施方式鉴于所述现有技术的课题而进行，其目的在于，提供能够高精度地检测裂纹等缺陷的涡轮转子盘的叶片槽部的超声波探伤方法以及装置。解决方案(1)本专利技术的至少一实施方式所涉及的涡轮转子盘的叶片槽部的超声波探伤方法包括：配置工序，在该配置工序中，将包括分别能够发送超声波的多个振子的相控阵探头以所述多个振子沿着所述转子盘的周向排列的并列状态配置于所述转子盘的端面；第一收发工序，在该第一收发工序中，在以第一发送模式控制所述多个振子各自的超声波发送时期的状态下，从处于所述并列状态的所述多个振子发送超声波，并接收该超声波的反射波；以及第二收发工序，在该第二收发工序中，在以与所述第一发送模式不同的第二发送模式控制所述多个振子各自的超声波发送时期的状态下，从处于所述并列状态的所述多个振子发送超声波，并接收该超声波的反射波。本申请的专利技术人等获得如下见解：如图11所示，在使用多个振子110沿着转子盘端面106a的半径方向(箭头a方向)并列设置的相控阵探头100时，因超声波的照射方向导致相控阵探头100接收的反射波e的比例降低，从而无法高精度地检查缺陷。而且，判明该现象在检查曲面侧装型的叶片槽部时尤为显著。这是因为，根据本申请的专利技术人等的见解，在曲面侧装型的叶片槽部的情况下，由于叶片槽部从转子盘的轴向偏离而弯曲，因此裂纹等缺陷的产生方向多样化。基于这样的见解，本申请的专利技术人等为了提高缺陷的检查精度，想到使超声波的照射方向在转子盘的周向上发生变化。然而，如以往那样，在将多个振子在转子盘端面的半径方向上并列地排列配置且仅控制振子的发送模式时，无法使超声波的照射方向在转子盘的周向上进行扫描。关于该点，根据上述结构(1)，将多个振子沿着转子盘端面的周向并列地配置，并以第一发送模式和第二发送模式发送超声波，由此即便不使相控阵探头的方向发生变化，也能够容易在转子盘端面的周向上变更超声波的照射方向。而且，通过在转子盘端面的周向上变更超声波的照射方向，例如，在第一发送模式下无法检测的裂纹等缺陷能够在第二发送模式下检测，反之亦可。需要说明的是，在本说明书中表现为“沿着X方向”时，除严格意义上沿着X方向的情况以外，也包括沿着与X方向稍微偏离的方向的情况。(2)在几个实施方式中，在上述结构(1)的基础上，所述多个振子分别具有能够发送超声波的发送面，比起所述多个振子的排列方向，所述发送面在与该排列方向交叉的方向上长，并且，所述发送面具有在与所述排列方向交叉的方向上中央部凹陷的凹面形状，以使得从该发送面发送出的超声波收敛于一个焦点。根据上述结构(2)，由于从发送面发送出的超声波收敛于一个焦点，因此能够提高存在于焦点附近的缺陷的检测精度。(3)在几个实施方式中，在上述结构(1)或(2)的基础上，所述涡轮转子盘的叶片槽部的超声波探伤方法还包括半径方向移动工序，在该半径方向移动工序中，使所述探头沿着所述转子盘的半径方向移动，在所述半径方向移动工序之前以及之后，执行所述第一收发工序以及所述第二收发工序。根据上述结构(3)，通过在半径方向移动工序之前以及之后进行第一收发工序以及第二收发工序，即便不改变相控阵探头的方向，也能够在大范围内高精度且容易地检查缺陷。(4)在几个实施方式中，在上述结构(1)至(3)中任一项的基础上，所述涡轮转子盘的叶片槽部的超声波探伤方法还包括调整工序，在该调整工序中，根据所述叶片槽部的大小或者形状，调整所述相控阵探头所包含的所述多个振子的数量。根据上述结构(4)，通过根据转子盘以及叶片槽部的大小以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮转子盘的叶片槽部的超声波探伤方法，其通过相控阵法来检查用于将设于涡轮的转子盘上的涡轮叶片固定的叶片槽部，其特征在于，所述涡轮转子盘的叶片槽部的超声波探伤方法包括：配置工序，在该配置工序中，将包括分别能够发送超声波的多个振子的相控阵探头以所述多个振子沿着所述转子盘的周向排列的并列状态配置于所述转子盘的端面；第一收发工序，在该第一收发工序中，在以第一发送模式控制所述多个振子各自的超声波发送时期的状态下，从处于所述并列状态的所述多个振子发送超声波，并接收该超声波的反射波；以及第二收发工序，在该第二收发工序中，在以与所述第一发送模式不同的第二发送模式控制所述多个振子各自的超声波发送时期的状态下，从处于所述并列状态的所述多个振子发送超声波，并接收该超声波的反射波。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.12 JP 2014-1644551.一种涡轮转子盘的叶片槽部的超声波探伤方法，其通过相控阵法来检查用于将设于涡轮的转子盘上的涡轮叶片固定的叶片槽部，其特征在于，所述涡轮转子盘的叶片槽部的超声波探伤方法包括：配置工序，在该配置工序中，将包括分别能够发送超声波的多个振子的相控阵探头以所述多个振子沿着所述转子盘的周向排列的并列状态配置于所述转子盘的端面；第一收发工序，在该第一收发工序中，在以第一发送模式控制所述多个振子各自的超声波发送时期的状态下，从处于所述并列状态的所述多个振子发送超声波，并接收该超声波的反射波；以及第二收发工序，在该第二收发工序中，在以与所述第一发送模式不同的第二发送模式控制所述多个振子各自的超声波发送时期的状态下，从处于所述并列状态的所述多个振子发送超声波，并接收该超声波的反射波。2.根据权利要求1所述的涡轮转子盘的叶片槽部的超声波探伤方法，其特征在于，所述多个振子分别具有能够发送超声波的发送面，比起所述多个振子的排列方向，所述发送面在与该排列方向交叉的方向上长，并且，所述发送面具有在与所述排列方向交叉的方向上中央部凹陷的凹面形状，以使得从该发送面发送出的超声波收敛于一个焦点。3.根据权利要求1或2所述的涡轮转子盘的叶片槽部的超声波探伤方法，其特征在于，所述涡轮转子盘的叶片槽部的超声波探伤方法还包括半径方向移动工序，在该半径方向移动工序中，使所述探头沿着所述转子盘的半径方向移动，在所述半径方向移动工序之前以及之后，执行所述第一收发工序以及所述第二收发工序。4.根据权利要求1至3中任一项所述的涡轮转子盘的叶片槽部的超声波探伤方法，其特征在于，所述涡轮转子盘的叶片槽部的超声波探伤方法还包括调整工序，在该调整工序中，根据所述叶片...

【专利技术属性】
技术研发人员：浦田干康，川浪精一，青木清隆，山田义和，竹村大辅，中岛充词，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，三菱重工压缩机有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP