CIVA仿真软件在核电厂汽轮机叶根相控阵检测中的应用20160122修改后.doc

CIVA仿真软件在核电厂汽轮机叶根相控阵检测中的应用 （国核电站运行服务技术有限公司，上海 200233） 摘要：超声相控阵技术已经逐渐应用在核电厂汽轮机叶根裂纹的定期无损检测上，为了优化检测工艺以及辅助超声信号分析，采用CIVA软件对相控阵检测汽轮机叶根进行了仿真模拟。结果表明，CIVA软件、高效地为相控阵检测叶根的工艺设计提供依据，具有一定的应用价值。 Application of CIVA simulation software in phased array?inspection turbine?blade root in the?nuclear power plant Chen Bing-chuan,? Lu?Wen-jie, Wang Ming-hui (State Nuclear Power Plant Service Company,?Shanghai?200233) Abstract:?Ultrasonic phased array technology?had been gradually applied in?NDT?of nuclear power plant turbine?blade root,?in order to optimize the inspection process and aid?ultrasonic signal analysis,?CIVA software had been used by simulating in phased array?inspection turbine?blade root.?The results show that the?CIVA software?can accurately and effectively?provide the?inspection process design and data analysis for phased array inspection?blade root,?and had valuable application. Keywords:?CIVA; Simulation software; Blade?root; Ultrasonic phased array 1、 核电厂的汽轮机在大修期间需要进行无损检测是否有微裂纹存在在叶根所采用的多种无损检测方法中，采用超声相控阵检测方法成为趋势，相控阵常规方法可激发不同角度的声束，扇扫速度快，探头小巧灵活。超声相控阵检测时，将相控阵探头放置在叶上，探头发射的声束指向叶根，经过设置相控阵扇扫角度，覆盖叶根齿槽应力集中区域。 1 枞树型叶根第一齿根处真实裂纹（渗透检测） 图2 叶根的 图3 相控阵探头在 由于叶根结构，检测扇扫所的缺陷信号与齿槽信号区分在叶片上检测装配齿槽上的缺陷时，的结构信号对的缺陷信号的识别有很大的干扰。能仿真模拟叶根相控阵检测，模拟回波信号结构信号进行，有助于检测时的正确辨别。2、方法CIVA仿真软件是由法国原子能委员会（CEA）研发的一款专业无损检测仿真软件，其超声检测模块包括声束模拟以及缺陷响应两个功能，声束模拟功能主要是为了选择合适的检测工艺参数，供试验人员设置检测参数；缺陷响应功能主要是为了模拟真实缺陷的信号反馈情况，供信号分析人员作为参考。 图4 CIVA软件界面 本次仿真的所采用的CIVA仿真软件，版本为10.1。仿真的硬件设备包括基于WINDOWS 7操作的和 CIVA”软件密匙。仿真打开CIVA 10软件，界面如图4所示其界面上分为多个区域包括参数设置区在试块设置界面内导入实验叶根建立的3D模型参数，并设定其材质以及声学参数值；利用所建立的叶根模型，在缺陷设置界面中输入人工槽的位置尺寸等参数信息，槽的高度为0.5mm，工程现场检测要求检出的微裂纹尺寸，人工槽的位置均匀分布在叶根第一级齿槽圆弧过渡区域，模拟叶根裂纹的初期萌生状态，人工槽分布情况如下图5所示 图5 转子叶根上的探头及人工槽 图6 转子叶根上的人工槽 依次完成探头设置、相控阵设置、计算参数设置等过程。在叶根模型上调节探头位置，利用相控阵的声束角度覆盖叶根圆弧上的人工槽缺陷，依次对每个人工槽进行缺陷响应仿真，运行计算，获得仿真结果。表检测末级叶根的相控阵相控阵参数 设置值 频率 5 晶片数量 型 0.5mm 晶片宽度 10mm 主声束角 65° 楔块曲率 适应叶片内、外弧 扇扫范围 55~80° 角度间隔 1° 范围 30~60mm 所采用的相控阵仪器为Olympus OmniScan MX2采用5MHz频率16晶片相控阵探头，考虑到叶内、外弧对探头耦合的影响，所以分别特制了内、外弧专用楔块，。相控阵聚焦法则包括扇扫范围