JP2015108523A - タービン翼の検査装置及びその検査方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】タービン翼をロータに締結させた状態のままで探傷可能とすることができるタービン翼の検査技術を提供する。【解決手段】タービン翼の検査装置30において、タービンロータに締結した状態のタービン翼13のプラットフォーム22に密着させる非圧縮性の弾性媒質31と、アレイ状に配列した圧電素子32を有し弾性媒質31を介して超音波をタービン翼13の締結部15に向かって送信しエコー波を受信するプローブ33と、エコー波に基づいて締結部15の内部領域を画像化し存在する欠陥を表示する表示部と、を備える。【選択図】 図4

Description

本発明の実施形態は、超音波探傷試験によるタービン翼の検査技術に関する。
超音波探傷試験は、非破壊で構造材の表面および内部の健全性を確認できる技術であり、様々な分野で欠かせない検査技術となっている。
フェーズドアレイ超音波探傷試験(PAUT)は、複数配列させた小型の圧電素子の各々の発振タイミング(遅延時間)をずらし任意波形の超音波を送信し、エコー波を受信する。
そして、フェーズドアレイ超音波探傷試験(PAUT)は、所定角度のみにしか超音波発信することしかできない単眼プローブに比べ、複雑形状の検査対象に対応することができ、作業工数低減の観点からも広く利用されている。
火力や原子力による大型発電機器等のタービンは、大型ロータに動翼の基端を締結させた構造を有している。
タービンの長期間稼働により発生する疲労き裂や応力腐食割れ(SCC: Stress Corrosion Cracking )等の欠陥は、安全性に多大な影響を与えるため、早期に確実に検出することが望まれる。
大型ロータの最終段に設けられる大型翼は、この大型翼の基端部がフォーク状に形成され、ロータシャフトからフランジ状に延出するロータホイールの外周に挿入され、ピンで締結されている。
このように締結されたタービン翼は、ロータホイールの最外周に位置するピン孔の周囲に欠陥が集中的に発生することが懸念されるため、当該位置の確実な検査が求められる。
従来から実施されている一般的な検査では、タービン翼の全数をロータから抜き取りその一つ一つに対し、MT(磁粉探傷試験)やPT(浸透探傷試験)といった表面検査技術を適用し、検査の確実を期している。
しかし、このような表面検査技術を適用する場合、点検に多くの時間が費やされるとともに、分解による新たな不具合の発生が懸念されデメリットが少なくない。
そこで、タービン翼を締結したまま検査する手法が提案されている。
特許第4694576号公報
従来の、フェーズドアレイ超音波探傷センサにおいて複数配列させた圧電素子を、締結したままのタービン翼の表面部に直接的に当接させる技術では、締結した状態で露出しているタービン翼の表面部の大半が曲面であるため、センサの当接可能な箇所が限定される課題がある。
タービン翼の表面における平面状の部位の存在は、タング部など限定的である。
超音波の入射点をそのような平面部に限定すると、超音波の到達範囲が大きく制限され、上述したピン孔の周囲全域の検査を十分に実施することができない。
また、超音波を送受信する複数の圧電素子の支持構造をフレキシブルにして、タービン翼表面の曲率部に対する圧電素子の当接することで曲面形状に対応した従来技術では、専用構造のセンサプローブを作製する必要があり、またタービン翼の狭小ポイントにそのようなセンサプローブを当接させることが困難であるという課題がある。
本発明の実施形態はこのような事情を考慮してなされたもので、タービン翼をロータに締結させた状態のままで探傷可能とすることを目的とする。
本発明の実施形態に係るタービン翼の検査装置において、タービンロータに締結した状態のタービン翼のプラットフォームに密着させる非圧縮性の弾性媒質と、アレイ状に配列した圧電素子を有し前記弾性媒質を介して超音波を前記タービン翼の締結部に向かって送信しエコー波を受信するプローブと、前記エコー波に基づいて前記締結部の内部領域を画像化し表示する表示部と、を備えることを特徴とする。
本発明の実施形態によれば、タービン翼をロータに締結した状態のままで探傷を実施することができる。
タービンロータの部分断面図。 タービン翼とタービンホイールとの締結状態を示す部分切欠斜視図。 タービン翼とタービンホイールとを分離した状態を示す部分拡大図。 (A)(B)本発明の第1実施形態に係るタービン翼の検査装置の設置状態を示す概要図。 (A)(B)各実施形態に係るタービン翼の検査装置の超音波送信方式の説明図。 (A)(B)各実施形態に係るタービン翼の検査装置の超音波送信方式の説明図。 検出されるエコー波のグラフ。 超音波探傷結果の表示画像。 本発明の第2実施形態に係るタービン翼の検査装置の設置状態を示す縦断面図。 第2実施形態に係るタービン翼の検査装置の設置状態を示す上面図。 (A)(B)第2実施形態に係るタービン翼の検査装置の設置方法の説明図。 (A)(B)(C)第2実施形態に係るタービン翼の検査装置の変形例を示す縦断面図。 (A)(B)本発明の第3実施形態に係るタービン翼の検査装置の設置状態を示す概要図。 各実施形態に係るタービン翼の検査装置の動作を説明するフローチャート。
本発明の実施形態に係るタービン翼の検査装置の説明に先立って、図1から図3に基づいてタービンロータ10を説明する。
図1に示すようにタービンロータ10は、軸回転するシャフト11の周面からロータホイール12がフランジ状に延出している。このロータホイール12は、シャフト11の軸方向Zに間隔を置いて複数配置されている(図示略)。
このロータホイール12の外周には、複数のタービン翼13が、径方向Yに挿入され、ピン14で機械的に締結されている(適宜、図2参照)。
これにより、回転遠心力による、タービン翼13の抜け落ちが防止される。
一般に、低圧タービンのタービンロータ10の後段は、回転半径が大きく設計されているために運転中に大きな遠心荷重を受ける。
これにより、ロータホイール12とタービン翼13との締結部分には、高い平均応力及び局所応力が付加され、さらに高温蒸気の環境下であることにより、応力腐食割れが進展しやすい。
図3に示すように、タービン翼13の基端には、締結部15が形成されている。
そして、ロータホイール12の周縁部には、タービン翼の締結部15に係合する溝を形成する壁16が、径方向Yに先端を向けて周回りに設けられている。
これらタービン翼の締結部15及びロータホイールの壁16には、両者が互いに係合した状態で、ピン14を貫通させるための貫通孔17、18が設けられている。
タービン翼の締結部15は、ロータホイール12の厚さ方向(シャフト軸方向Z)に、フォーク状に複数の突起部15a,15bが、一列に配列している。
これら突起部15a,15bのうち、両側に位置する突起部15aは、中央側に位置する突起部15bに対して、半ピッチ分だけロータホイール12の周方向にせり出している。
図4(A)はタービン翼の検査装置30の設置状態を回転軸方向Zから臨む概要図であり、図4(B)はその側面から臨む概要図である。
図4(A)に示すように、両側の突起部15aの両側端には、ピン14を貫通させる半円状の貫通孔17aが対となるように設けられている。そして、中央側の突起部15bの中央には、ピン14を貫通させる円形の貫通孔17bが設けられている。
図4(B)に示すように、両側の突起部15a上部のシャフト軸方向Zの側には、ロータホイール12の外側の壁上端の切欠19(図3)に係合するタング部21が設けられている。
タービン翼の締結部15の上端面からタービン翼の本体の立ち上がりにかけて連続的に形状が変化する部分をプラットフォーム22という。
このプラットフォーム22は、タング部21の上端面は平面であるが、タービン翼の本体へ向かうに従い徐々に傾斜が増していく曲面構造を有している。
本実施形態に係るタービン翼の検査装置30によれば、締結部15の両側の突起部15aにおける半円状の貫通孔17aの周囲が主な検査対象となる。
(第1実施形態)
図4に示すように第1実施形態に係るタービン翼の検査装置30(以下、単に「検査装置30」という)は、タービンロータ10(図1)に締結した状態のタービン翼13のプラットフォーム22に密着させる非圧縮性の弾性媒質31と、アレイ状に配列した圧電素子32を有し弾性媒質31を介して超音波をタービン翼13の締結部15に向かって送信しエコー波を受信するプローブ33と、エコー波に基づいて締結部15の内部領域を画像化し存在する欠陥35(図5)を表示する表示部(図示略)と、を備えている。
プローブ33として、圧電素子32が二次元配置されたマトリクスアレイプローブが例示されているが、特に限定はなく超音波探傷用として一般的なものが採用される。
ここで圧電素子32は、超音波と電気信号とを可逆的に変換する圧電効果を有するものであり、セラミクス、高分子又は複合材料から構成される。
アレイ状に配列させた圧電素子32に適切な時間遅延を付与して発振させることにより、超音波の送信方向や焦点位置の制御が可能になる。
このように送信された超音波は、弾性媒質31を介して超音波をタービン翼13の締結部15の内部を伝播し、き裂(疲労き裂、応力腐食割れや、矩形、楕円形、三角形のEDMスリット等人工欠陥も含む)や介在物などの欠陥が存在すると、反射する。
この反射したエコー波は、締結部15の内部を伝播し、弾性媒質31を介して圧電素子32に受信される。
プローブ33における超音波及びエコー波の送受信方式は、超音波の探傷角度を可変して扇状に電子走査するセクタスキャン法、超音波の探傷角度を固定して平行四辺形状に電子走査するリニアスキャン法、測定したい領域に合わせて焦点深さを変化させるDDF(Dynamic Depth Focusing)、超音波送信用とエコー波受信用に圧電素子群を二つに分けるTOFD(Time of Flight Diffraction)等が挙げられるが、特に限定はなく超音波探傷用として一般的なものが採用される。
図5及び図6に基づいて、突起部15aの半円状の貫通孔17aに発生したき裂(欠陥35)の超音波探傷方法を説明する。
図5(A)は、欠陥35がロータ径方向に直角な方向Xに進展している場合を示している。この場合、超音波送信用及びエコー波受信用として共通の圧電素子群を割り当て、欠陥35のほぼ真上から超音波を入射させる方法が考えられる。
また、図5(B)に示すように、欠陥35が貫通孔17aの下部から進展している場合は、超音波とエコー波との折り返し角が大きくなるように、超音波送信用を対角方向の圧電素子群に割り当て、エコー波受信用をその反対側の圧電素子群に割り当てる。これによって、欠陥35の検出感度が高まる。
図6(A)は、欠陥35が、斜め下向きに進展している場合を示している。この場合、超音波送信用及びエコー波受信用として対角方向に存在する圧電素子群を共通に割り当てることによって、欠陥35の検出感度を高めることができる。
図6(B)は、欠陥35が、斜め上向きに進展している場合を示している。この場合、超音波送信用及びエコー波受信用として径方向Yに存在する圧電素子群を共通に割り当てることによって、欠陥35の検出感度を高めることができる。
このように、超音波送信用及びエコー波受信用として割り当てる圧電素子群を変更することにより、さまざまな位置及び進展方向をもつ欠陥35を高感度で検出することができる。
弾性媒質31は、人力で容易に弾性変形させることができる非圧縮性を有し、プローブ33の圧電素子32側の面とタービン翼13のプラットフォーム22とを隙間が無いよう音響的にカップリングするものである。
弾性媒質31は、非圧縮性であるために、超音波及びそのエコー波の伝播速度を変化させることがない。
弾性媒質31としては、例えばハイドロゲル、超音波減衰の少ないゴム、こんにゃくなどが挙げられるが特に限定されない。
また、弾性媒質31は、押し付け力によってある程度の形状変化をするものであるため、検査対象の形状にあわせて作りこむ必要は特にない。
しかし、弾性媒質31の形状を、密着するプラットフォーム22の反転形状となるように作り込むことで、高い密着効果が期待される。
なお、プローブ33、弾性媒質31及びプラットフォーム22のそれぞれの接触面における密着性を向上させるために、液体の接触媒質を必要に応じて使用するとよい。
そのような接触媒質としては、例えば水、グリセリン、マシン油、ひまし油などが挙げられるが、特に限定はなく揮発性が低く超音波探傷用として一般的なものが採用される。
プローブ33がケーブルを介して接続される制御部(図示略)は、予め登録されているプラットフォーム22の表面形状の曲率に従って、それぞれの圧電素子32から送信される超音波の遅延時間を計算する。
そして、所定の位置に設置されたプローブ33から、この遅延時間にしたがって超音波を送信し、受信したエコー波をこの遅延時間にしたがって合成する。
これにより、プラットフォーム22直下の締結部15の内部領域を画像化し存在する欠陥35が表示される。
図7のグラフは、制御部(図示略)で検出されるエコー波を示している。
弾性媒質31を介して超音波探傷試験を行う場合、タービン翼の締結部15の内部からのエコー波b以外に、弾性媒質31内で往復するプラットフォーム表面からの多重反射波a(a1,a2,a3,a4)が複数検出されることがある。
そこで、弾性媒質31の厚さ又は伝播減衰率は、プローブ33とプラットフォーム22との間で発生する多重反射波aが、締結部15の内部領域からのエコー波bに重畳しないよう調整される。
弾性媒質31の伝播減衰率を大きくすることにより多重反射波aを減衰させることができ、締結部15の内部領域からのエコー波bへの重畳が抑制される。
もしくは、弾性媒質31とタービン翼13の材質との超音波伝搬速度比を計算し、プラットフォーム22の表面から貫通孔17までの距離とこの伝搬速度比とを乗算した値から外れるように、弾性媒質31の厚さを設定する。これにより多重反射波aとエコー波bとの重畳を回避することができる。
これにより、タービン翼の締結部15の内部に存在する欠陥35を正確に認識することができる。
図8は、表示部において、エコー波bに基づいて画像化された突起部15aの内部領域を示している。
画像は、突起部15aをセクタスキャンした結果であり、その内部に存在する欠陥35に由来する欠陥エコー36や、貫通孔17に由来するエコー37が観測される。
このように超音波は、タービン軸方向、周方向、ロータ中心方向を三次元的に走査できるため、突起部15aの内部領域の全域にわたって探傷が可能となる。
(第2実施形態)
図9から図12に基づいて第2実施形態に係るタービン翼の検査装置30を説明する。
なお、これら図面において図4と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
第2実施形態の検査装置30は、プローブ33が弾性媒質31に当接しこの弾性媒質31がプラットフォーム22に密着した状態を保持する保持部40をさらに備えている。
この保持部40は、プローブ33及び弾性媒質31を収容し開口部からこの弾性媒質31をプラットフォーム22に密着させる収容室43と、この収容室43からタービンロータ10の径方向Yに伸びてタービン翼13を支持する第1支持部材41と、この収容室43からタービンロータ10の回転軸方向Zに伸びてタービン翼13を支持する第2支持部材42と、この収容室43におけるプローブ33の位置を調整する位置調整手段46と、を有している。
第1支持部材41は、収容室43からタービンロータ10の径方向Yに伸びてタング部21の表面を支持している。この第1支持部材41は、回転軸方向Zにおける保持部40の位置を規定する。
さらに、第1支持部材41の基端には、プラットフォーム22の方向に張り出す爪状片45が設けられている。この爪状片45は、径方向Yにおける保持部40の位置を規定する。
第2支持部材42は、収容室43からタービンロータ10の回転軸方向Zに伸びてタービン翼13の凹面を支持している(図10参照)。
この第2支持部材42は、タービン翼13の立ち上がり部に引っ掛かる爪状片47を有している。なお、蒸気入口側と蒸気出口側ではタービン翼13の立ち上がり部の形状が異なるため、第2支持部材42は、それぞれにあわせて設計する必要がある。
収容室43は、収容されるプローブ33の位置を調整するための位置調整手段46が設けられている。この位置調整手段46は、付勢部材44と協同してプローブ33を所定の位置に固定する。なお図示を省略するが、収容室43には、プローブ33に接続するケーブルを挿通する孔が設けられている。
収容室43は、弾性媒質31がプラットフォーム22に密着する開口部とプローブ33に接する部分とを除き、弾性媒質31が収容室43の内壁に接するように構成されている。
なお図11に示すように、この収容室43の内壁には、弾性媒質31が収容室43の内壁に均一に接するよう逃がし部材48を設ける場合がある。
図11に基づいて保持部40に保持された検査装置30の設置方法について説明する。
図11(A)に示すように、プローブ33の位置を適切に調整し、弾性媒質31を収容室43に収容させた状態とする。
まず、第2支持部材42にタービン翼13の凹面を支持させて最初の基準点とし、周方向位置を決定する。次に第1支持部材41をタング部21の角面に押し当てて、径方向Y及び回転軸方向Zの位置を決定する(図11(B))。
弾性媒質31は、プローブ33とプラットフォーム22との間における超音波伝播経路を隙間なく充填する必要がある。
さらに弾性媒質31は、非圧縮性であるために、保持部40がタービン翼13に設置された状態で、収容室43の内容積から余剰体積が溢れない程度の大きさであることが望まれる。
図12は、逃がし部材48の形状の変形例を示している。
図11において逃がし部材48の形状を楕円としたが、図12(A)(B)(C)に示すように、逃がし部材48の形状は、矩形、三角形、波型にしてもよい。
逃がし部材48の形状は特に限定はなく、保持部40をタービン翼13に装着させた時に、収容室43の内部に押し出された弾性媒質31が、溢れることなく隙間なく充填されるような形状であればよい。
このような保持部40を採用することにより、ロータホイール12の周方向に放射状に設けられた多数のタービン翼13に対し、検査装置30を再現性よく設置し位置決めすることができる。
(第3実施形態)
図13(A)(B)に基づいて第3実施形態に係るタービン翼の検査装置30を説明する。
第3実施形態に係るタービン翼の検査装置30は、磁性体を磁化させる磁化手段49をさらに備え、弾性媒質31は、磁性体粉が混合されている。
なお、これら図面において図4と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
弾性媒質31に混入させる磁性体粉としては鉄粉等が挙げられるが、磁化手段49により磁化するものであれば適宜用いることができる。
混入される磁性体粉の濃度は、弾性媒質31の弾力性が損なわれない程度とし、その粒径は超音波の散乱源とならない程度とする。
磁化手段49は、電磁石又は永久磁石により実現される。
弾性媒質31を挟む位置に磁化手段49の両極を配置することにより、タービン翼13及び弾性媒質31を共に磁化することができ、両者の密着性を向上させることができる。
磁化手段49は、保持部40(図9)に設けてもよく、保持部40の一部又は全部を磁性体で構成してもよい。
図14のフローチャートに基づいて各実施形態に係るタービン翼の検査方法を説明する。まず、探傷条件に応じて圧電素子32の各々の発振タイミング(遅延時間)を算出する(S11)。弾性媒質31を挟んでプローブ33をタービン翼のプラットフォーム22に設置し、位置調整を行い、超音波を送信する(S12,S13,S14)。
プラットフォーム表面からのエコー強度及び貫通孔17からのエコー強度のうち少なくとも一方が規定値に達していない場合は(S15,S16:No)、欠陥エコーの検出感度も低く、弾性媒質31、プローブ33及びプラットフォーム22の接触不良が疑われるので、これらの接触状態を再度調整する(S13)。
また、貫通孔17からのエコーの位置が所定範囲内でない場合は(S17:No)、プローブ33の設定位置がずれているおそれがあるために、位置調整を再度行う(S13)。もしくは、遅延時間を調整してもよい。
エコー強度の規定値、エコー位置の範囲が所定条件を満足させた場合は(S15,S16,S17:Yes)、エコー波に基づいて締結部15の内部領域の画像を形成する(S18)。そして、この画像に欠陥35が存在するか否かについて判定を行う(S19)。
そして、プローブ33を取り外し(S20)、次のタービン翼のプラットフォーム22に設置し、上述の作業を繰り返し(S21;No)、タービンロータに締結した状態の全てのタービン翼について検査を終了させる(S21;Yes END)。
以上述べた少なくともひとつの実施形態のタービン翼の検査装置によれば、弾性媒質を介してプローブをタービン翼のプラットフォームに設置することにより、タービン翼の曲率表面に超音波を入射してロータとの締結部を締結状態のまま簡便に探傷試験することが可能となる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
10…タービンロータ、11…シャフト、12…ロータホイール、13…タービン翼、14…ピン、15…締結部、15a…両側に位置する突起部、15b…中央側に位置する突起部、16…壁、17…貫通孔、17a…半円状の貫通孔、17b…円形の貫通孔、19…切欠、21…タング部、22…プラットフォーム、30…検査装置、31…弾性媒質、32…圧電素子、33…プローブ、35…欠陥、36…欠陥エコー、37…貫通孔に由来するエコー、40…保持部、41…第1支持部材、42…第2支持部材、43…収容室、44…付勢部材、45…爪状片、46…位置調整手段、47…爪状片、48…逃がし部材、49…磁化手段。

Claims (7)

  1. タービンロータに締結した状態のタービン翼のプラットフォームに密着させる非圧縮性の弾性媒質と、
    アレイ状に配列した圧電素子を有し前記弾性媒質を介して超音波を前記タービン翼の締結部に向かって送信しエコー波を受信するプローブと、
    前記エコー波に基づいて前記締結部の内部領域を画像化し表示する表示部と、を備えることを特徴とするタービン翼の検査装置。
  2. 請求項1に記載のタービン翼の検査装置において、
    前記プローブが前記弾性媒質に当接しこの弾性媒質が前記プラットフォームに密着した状態を保持する保持部をさらに備えることを特徴とするタービン翼の検査装置。
  3. 請求項2に記載のタービン翼の検査装置において、
    前記保持部は、
    前記プローブ及び前記弾性媒質を収容し開口部からこの弾性媒質をプラットフォームに密着させる収容室と、
    前記収容室から前記タービンロータの径方向に伸びて前記タービン翼を支持する第1支持部材と、
    前記収容室から前記タービンロータの回転軸方向に伸びてタービン翼を支持する第2支持部材と、
    前記収容室におけるプローブの位置を調整する位置調整手段と、を有することを特徴とするタービン翼の検査装置。
  4. 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のタービン翼の検査装置において、
    前記弾性媒質は、密着する前記プラットフォームの反転形状を有することを特徴とするタービン翼の検査装置。
  5. 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のタービン翼の検査装置において、
    磁性体を磁化させる磁化手段をさらに備え、
    前記弾性媒質は、磁性体粉が混合されていることを特徴とするタービン翼の検査装置。
  6. 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のタービン翼の検査装置において、
    前記弾性媒質の厚さ又は伝播減衰率は、前記プローブと前記プラットフォームとの間で発生する多重反射波が、前記締結部を含む領域からのエコー波に重畳しないよう調整されていることを特徴とするタービン翼の検査装置。
  7. タービンロータに締結した状態のタービン翼のプラットフォームに非圧縮性の弾性媒質を密着させるステップと、
    前記弾性媒質を介して圧電素子をアレイ状に配列させたプローブから超音波を前記タービン翼の締結部に向かって送信するステップと、
    送信した前記超音波のエコー波を前記プローブに配列された前記圧電素子で受信するステップと、
    前記エコー波に基づいて前記締結部の内部領域を画像化するステップと、を含むことを特徴とするタービン翼の検査方法。
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ES14196078T ES2700971T5 (es) 2013-12-03 2014-12-03 Dispositivo de prueba por ultrasonidos de álabe de turbina y procedimiento de prueba del mismo
EP14196078.1A EP2881734B2 (en) 2013-12-03 2014-12-03 Ultrasonic turbine blade testing device and testing method thereof
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017168795A1 (ja) * 2016-03-31 2017-10-05 株式会社Ihi 非破壊検査方法及び接触媒質押付用治具
WO2019039690A1 (ko) * 2017-08-23 2019-02-28 한화에어로스페이스(주) 터빈 날개의 크리프 시험장치
CN112763583A (zh) * 2021-04-07 2021-05-07 成都飞机工业(集团)有限责任公司 一种超声相控阵扇形扫描的校准块及制造和使用方法
JP7480020B2 (ja) 2020-10-27 2024-05-09 株式会社東芝 超音波探傷用プローブ配置の設計方法及びタービン翼の検査方法並びにプローブホルダ

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013201975A1 (de) * 2013-02-07 2014-08-07 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Verbesserung der SAFT-Analyse bei unregelmäßiger Messung
JP6261939B2 (ja) * 2013-10-23 2018-01-17 三菱重工業株式会社 可搬式の超音波探傷装置及び超音波探傷方法
JP6300225B2 (ja) 2013-12-03 2018-03-28 東芝エネルギーシステムズ株式会社 タービン翼の検査装置及びその検査方法
US10774679B2 (en) 2018-02-09 2020-09-15 General Electric Company Turbine engine airfoil assembly
CN109696484B (zh) * 2018-03-12 2023-12-12 中电华创电力技术研究有限公司 一种汽轮机叶根用相控阵超声探伤校准试块
JP7093063B2 (ja) * 2019-04-12 2022-06-29 株式会社Ihi 動翼の振動試験用治具
US11378511B2 (en) * 2019-11-21 2022-07-05 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for detecting corrosion of conductive objects
DE102020201671A1 (de) 2020-02-11 2021-08-12 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur zerstörungsfreien Rissprüfung von Oberflächen von Laufschaufeln aufnehmenden Schaufelaufnahmenuten eines Rotors sowie Ultraschalleinrichtung
US11650130B1 (en) * 2020-10-22 2023-05-16 United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Method and system for improving strain gauge to blade tip timing correlation
US11939877B1 (en) * 2022-10-21 2024-03-26 Pratt & Whitney Canada Corp. Method and integrally bladed rotor for blade off testing
US20240264123A1 (en) * 2023-02-06 2024-08-08 General Electric Company Methods for detecting defects in an anisotropic rotor blade using a phased array ultrasound system

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55128152A (en) * 1979-03-28 1980-10-03 Alps Nootoronikusu Kk Ultrasonic microscope
JPS59119260A (ja) * 1982-12-24 1984-07-10 Osaka Gas Co Ltd 金属の診断装置
WO2005103675A1 (ja) * 2004-04-26 2005-11-03 Kabushiki Kaisha Toshiba 3次元超音波検査装置
JP2008501109A (ja) * 2004-06-01 2008-01-17 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト タービン翼の探傷方法と装置
JP2011027423A (ja) * 2009-07-21 2011-02-10 Toshiba Corp 超音波探傷試験方法
US20130014571A1 (en) * 2011-07-13 2013-01-17 General Electric Company Apparatus for inspecting turbomachine components in-situ

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3814367A1 (de) * 1987-06-16 1988-12-29 Mannesmann Ag Verfahren und vorrichtung zur us-materialpruefung von werkstuecken
US7174788B2 (en) 2003-12-15 2007-02-13 General Electric Company Methods and apparatus for rotary machinery inspection
JP4121462B2 (ja) 2004-01-08 2008-07-23 株式会社日立製作所 超音波探傷装置
EP1693668A1 (de) * 2005-01-27 2006-08-23 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Einrichtung zum Ermitteln von Defekten an einem Bauelement einer Turbine
US7428842B2 (en) * 2005-06-20 2008-09-30 Siemens Power Generation, Inc. Phased array ultrasonic testing system and methods of examination and modeling employing the same
DE102005047659B4 (de) 2005-10-05 2007-09-20 Jäger, Frank-Michael Vorrichtung zur Ermittlung der Gebirgsspannung in einem Bohrloch
JP2007192649A (ja) 2006-01-19 2007-08-02 Toshiba Corp 3次元超音波検査装置
DE102006059413A1 (de) 2006-12-15 2008-06-26 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfkörperuntersuchung mittels Ultraschall längs einer nicht ebenen Prüfkörperoberfläche
KR100820764B1 (ko) 2007-04-02 2008-04-11 안종국 터빈블레이드의 비파괴검사장치
JP5155692B2 (ja) 2008-02-26 2013-03-06 東芝プラントシステム株式会社 超音波検査装置
JP5155693B2 (ja) * 2008-02-26 2013-03-06 東芝プラントシステム株式会社 超音波検査装置
JP2011208978A (ja) 2010-03-29 2011-10-20 Hitachi Ltd タービン翼植込み部の超音波検査方法および装置
GB2480633B (en) 2010-05-26 2013-12-25 Phoenix Inspection Systems Ltd Inspection apparatus and method
EP2418483A1 (en) 2010-08-10 2012-02-15 RWE Npower plc. Ultrasonic inspection apparatus and method for inspection of components and a wedge and method for producing a wedge
US9453819B2 (en) 2011-07-15 2016-09-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Ultrasonic flaw detector and ultrasonic flaw detecting method
JP6300225B2 (ja) 2013-12-03 2018-03-28 東芝エネルギーシステムズ株式会社 タービン翼の検査装置及びその検査方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55128152A (en) * 1979-03-28 1980-10-03 Alps Nootoronikusu Kk Ultrasonic microscope
JPS59119260A (ja) * 1982-12-24 1984-07-10 Osaka Gas Co Ltd 金属の診断装置
WO2005103675A1 (ja) * 2004-04-26 2005-11-03 Kabushiki Kaisha Toshiba 3次元超音波検査装置
JP2008501109A (ja) * 2004-06-01 2008-01-17 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト タービン翼の探傷方法と装置
JP2011027423A (ja) * 2009-07-21 2011-02-10 Toshiba Corp 超音波探傷試験方法
US20130014571A1 (en) * 2011-07-13 2013-01-17 General Electric Company Apparatus for inspecting turbomachine components in-situ

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017168795A1 (ja) * 2016-03-31 2017-10-05 株式会社Ihi 非破壊検査方法及び接触媒質押付用治具
JPWO2017168795A1 (ja) * 2016-03-31 2018-08-02 株式会社Ihi 非破壊検査方法及び接触媒質押付用治具
WO2019039690A1 (ko) * 2017-08-23 2019-02-28 한화에어로스페이스(주) 터빈 날개의 크리프 시험장치
JP7480020B2 (ja) 2020-10-27 2024-05-09 株式会社東芝 超音波探傷用プローブ配置の設計方法及びタービン翼の検査方法並びにプローブホルダ
CN112763583A (zh) * 2021-04-07 2021-05-07 成都飞机工业(集团)有限责任公司 一种超声相控阵扇形扫描的校准块及制造和使用方法
CN112763583B (zh) * 2021-04-07 2021-08-03 成都飞机工业(集团)有限责任公司 一种超声相控阵扇形扫描的校准块及制造和使用方法

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