构件检查装置及方法
【专利摘要】本发明涉及构件检查装置及方法。公开了一种用于包括低压末级蒸汽涡轮叶片的构件的超声波检查的构件检查装置和方法。该装置包括引导部件、引导适应部件和扫描探测器。引导部件包括第一表面和远侧的第二表面。第一表面构造成可适应地反映待检查的构件的部分的形状。引导适应部件能够可释放地附接引导部件的第二表面，以可按照构件的形状来改变。扫描探测器可以以一种方式定位于引导适应部件上，构造成可沿引导部件的第二表面移动来生成和接收用于检查构件的超声波。
【专利说明】构件检查装置及方法
【技术领域】
[0001]本公开内容涉及非破坏性材料检查，并且更具体地涉及一种用于构件的超声波检查的装置及方法，构件包括但不限于低压末级蒸汽涡轮叶片。
【背景技术】
[0002]使用超声波用于检测构件中的缺陷的非破坏性材料检查是通常公知的。
[0003]通常，由于不同的尺寸、形状和几何形状以及构件相对于彼此的紧凑性，在使用超声波技术来检查构件如翼型件、圆角半径且具体是低压末级蒸汽涡轮叶片时，存在挑战。一般而言，对于涡轮叶片的超声波检查，可用通常已知的专用工具，其具有不同的形状和设计，且包括探测器。这些通常已知的工具插入叶片之间以用于其检查。探测器释放超声波且从叶片接收超声波，以确定叶片中的缺陷。叶片通过常规工具的准确的超声波检查的各种要求之一在于使工具轮廓与叶片轮廓匹配的基本要求。该要求使得基本上要相对于各个独立叶片轮廓来制造具有探测器的各种工具，增加了涡轮叶片的检查的总成本。
[0004]美国专利申请第2007/0044564 Al中论述了已知的工具的示例。工具包括传感器保持件，其定形成符合测试体的形状，且还由允许快速原型制作的材料制成。借助于可调整的转角部分，传感器保持件的形状可被调整以考虑测试体沿其长度的各种宽度。固定到保持件上的传感器可为超声波检查装置。
[0005]EP2096433A1中论述了已知工具的另一个示例。工具包括用于引导滑架的轨道，滑架用于保持构造成用于非破坏性地材料测试的测试头部。轨道由例如环氧树脂制成，因此允许符合测试体的表面形状的轨道的快速制造。轨道还包括凹槽，滑架的引导辊可插入凹槽中，该凹槽沿轨道的长度引导滑架。这允许了安装在滑架上的测试头部沿测试体的限定路径引导测试装置。
[0006]此类常规工具可相当实用，且可大体上已认作是满足其预计目的，但可能在其相对于叶片的不同形状、尺寸和几何形状的适应性方面并不令人满意。
[0007]因此，存在处于经济和可适应的方式的构件的超声波检查的需要。
【发明内容】
[0008]本公开内容描述了一种用于构件如低压末级涡轮叶片的超声波检查的装置及方法，其将在以下简要概述中呈现，以提供旨在克服所述不足的本公开内容的一个或多个方面的基本理解，但不包括其所有优点，同时提供一些附加优点。本概述并非是本公开内容的宽泛综述。其既不旨在识别本公开内容的关键或重要元件，又不旨在界定本公开内容的范围。相反，本概述的唯一目的在于以简化形式呈现出本公开内容的一些构想、其方面和优点，以作为随后呈现的更为详细的描述的前序。
[0009]本公开内容的一个目的在于描述一种可在不同形状、尺寸和几何形状的如低压末级涡轮叶片的构件的超声波检查进行修改方面可适应的装置及方法。本公开内容的另一个目的在于描述一种以有效且经济的方式方便使用的装置及方法。本公开内容的各种其它目的和特征将从以下详细描述和权利要求中清楚。
[0010]一方面，上文提到的和其它的目的可通过用于构件的超声波检查的装置来实现。在其它方面，上文提到的和其它的目的可由用于构件的超声波检查的方法来实现。可使用此类装置和方法的构件的示例包括但不限于低压末级涡轮叶片、翼型件和圆角半径。尽管本公开内容将出于更好理解的目的连同涡轮叶片描述，但本公开内容的范围将延伸至可成功地使用本装置和方法的所有此类构件。
[0011]根据本公开内容的以上方面，公开了一种用于构件的超声波检查的构件检查装置。该装置包括引导部件、引导适应部件和扫描探测器。引导部件具有第一表面和远侧的第二表面。第一表面构造成可适应地反映构件的部分的形状，以便引导部件能够可适应地改变构件的部分的形状，而第二表面具有表面的远端之间的长度。引导适应部件适于可释放地附接到引导部件的第二表面上，以便在测试期间，引导适应部件和引导部件不会相对于彼此移动。扫描探测器以一种方式定位于引导适应部件上，构造成可沿引导部件的第二表面和弓I导适应部件移动来生成和接收用于检查构件的超声波。
[0012]装置还可包括处理单元，其可用于至少可视化和处理由扫描探测器接收到的超声波。
[0013]在本公开内容的一个实施例中，引导适应部件可为挠性钢轨道布置，其取决于其形状而能够可弯曲且可释放地附接到弓I导部件上。在一个实施例中，引导部件可为由橡胶、塑料、木材或金属制成的水切割掩模。在一个实施例中，引导部件的第二表面的形状可适应构件的部分的表面形状，以给予扫描探测器的定位，以允许超声波适当地接近构件。在一种形式中，扫描探测器定位成使得来自扫描探测器的超声波沿径向接近构件到达构件的表面。
[0014]在本公开内容的另一个方面中，公开了一种用于构件的超声波检查的方法。该方法包括按照待检查的构件的部分的形状来选择引导部件。引导部件与上文概述的相同。来自其第二表面的选择的引导部件可释放地附接到引导适应部件上。引导适应部件与上文概述的相同，且包括类似于上文概述的扫描探测器。此后，可释放地附接到引导适应部件上的引导部件被指引到构件的表面上，在该处，扫描探测器基于构件的形状而生成和接收超声波。
[0015]该方法还可包括至少可视化和处理从扫描探测器接收到的超声波。
[0016]在一个实施例中，生成和接收超声波包括使弓I导部件的第二表面的形状适应构件的部分的表面形状，以给予扫描探测器的定位，以允许超声波适当地接近构件。在一种形式中，来自扫描探测器的超声波可沿径向接近构件到达构件表面。
[0017]本公开内容的这些及其它方面连同使本公开内容特征化的新颖性的各种特征将在本公开内容中具体指出。为了更好理解本公开内容、其操作优点及其使用，应当参照示出本公开内容的示例性实施例的附图和描述性内容。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]将连同附图参照以下详细描述和权利要求来更好理解本公开内容的优点和特征，其中相似的元件标有相似的符号，且在附图中:
图1示出了根据本公开内容的示例性实施例的用于构件的超声波检查的装置的示例； 图2示出了根据本公开内容的示例性实施例的图1中的装置的分解视图；
图3A和图3B示出了根据本公开内容的示例性实施例的图1中的装置与构件如低压末级涡轮叶片的使用；以及
图4示出了根据本公开内容的示例性实施例的使用图1的装置的用于超声波检查的方法的流程图。
[0019]相似的参考数字在附图的若干视图的全部描述中始终表示相似部分。
[0020]零件清单
100用于超声波检查的装置
110引导部件
112第一表面
114第二表面
120引导适应部件
122扫描探测器
130可释放附接件
200方法
210-240方法步骤 C构件。
【具体实施方式】
[0021]为了彻底理解本公开内容，将连同上文描述的附图对包括所附权利要求的以下详细描述进行参照。在以下描述中，为了阐释的目的，阐明了许多具体细节以便提供本公开内容的彻底理解。然而，本领域的技术人员将清楚的是，可在没有这些具体细节的情况下实施本公开内容。在其它情况下，结构和装置仅以框图的形式示出，以免使本公开内容�：１舅得魇橹刑岬降摹� 一个实施例"、〃实施例"、〃另一个实施例"、〃各种实施例〃意指结合实施例描述的具体特征、结构或特性包括在本公开内容的至少一个实施例中。说明书中的各种位置中的短语"在一个实施例中"的出现不必所有都是指相同的实施例，也不是与其它实施例相互排斥的单独的或备选的实施例。此外，描述了可通过一些实施例且不通过其它实施例呈现的各种特征。同样，描述了各种要求，其可为一些的实施例的要求，但可能不是其它实施例的要求。
[0022]尽管以下描述包含为了图示目的的许多细节，但本领域中的任何技术人员将认识到对于这些细节的许多变型和/或变更在本公开内容的范围内。同样，尽管按照彼此或连同彼此描述了本公开内容的许多特征，但本领域的技术人员将认识到这些特征中的许多可独立于其它特征而提供。因此，阐明了本公开内容的该描述，而没有本公开内容的概括的任何损失，且没有对本公开内容施加任何限制。此外，本文中的相对性用语如〃第一"、〃第二"等不表示任何顺序、高度或重要性，而是用于将一个元件与另一个区分开。此外，本文的用语〃 一个〃和〃 一 〃不表示量的限制，而是表示至少一个提到的物件的存在。
[0023]现在参看图1和图2，根据本公开内容的示例性实施例示出了用于构件’ C’(图3A和图3B中所示)的超声波检查的构件检查装置100 (下文为’装置100’)的示例。图1示出了组装视图，而图2示出了装置100的分解视图。由于装置100的构型和布置，各种相关联的元件可能对于本领域的技术人员是公知的，并未认为是对于获得本公开内容的理解的目的所必需的，本文叙述了所有的结构细节及其阐释。相反，认为仅要足够注意的是，如图1和图2中所示，在装置100中，示出了对于本公开内容的各种实施例的描述相关的仅那些构件。
[0024]装置100包括处于一种构造的引导部件110、引导适应部件120和扫描探测器122。引导部件110包括第一表面112和第一表面112远侧的第二表面114。具体而言，第一表面112和第二表面114与彼此相对。第一表面112以一种方式设计成可适应地反映待检查的构件C的部分的形状。第二表面114具有带其间的长度的远端。在一个实施例中，弓丨导部件110可为由橡胶、塑料或金属制成的水切割掩模。然而，不脱离本公开内容的范围，引导部件110可通过使用合适的技术由任何其它材料如木材、部分板等制成。此类引导部件110构造成引导适应部件120。具体而言，引导适应部件120适于以一种方式通过可释放的附接件130而从引导部件110的第二表面114可释放地附接引导部件110，使得在测试期间，引导适应部件120和引导部件110不会相对于彼此移动。这是装置100的显著特征，其中引导部件110可按照构件C的部分的形状可适应地改变，以经由可释放的附接件130而可释放地附接到引导适应部件120上。此类可释放的附接件130的示例可为卡扣配合附接件、铆接附接件、螺母螺栓附接件等。
[0025]在本公开内容的一个实施例中，引导适应部件120可为挠性钢轨道布置，其可弯曲，以便适应引导部件I1的第二表面114的形状，且独立于引导部件110的形状而可释放地附接到引导部件110上。即，引导适应部件120通过为挠性而能够可释放地附接到不同形状的引导部件110上。在不脱离本公开内容的范围的情况下，引导适应部件120可由具有所需的挠性和可弯曲性的任何合适的材料制成，以适应引导部件110的第二表面114的形状，且可释放地附接引导部件110。
[0026]扫描探测器122可位于引导适应部件120上，以用于构造成可沿引导部件110的第二表面114移动，以生成和接收用于检查构件C的超声波。在本公开内容的一个实施例中，扫描探测器122可为相控阵扫描探测器，其允许射束转向和偏斜，S卩，射束可在两个平面转向。使用此类相控阵扫描探测器，可从构件C的特定位置检查的区域或部分可增大。
[0027]在示例中，此类相控阵扫描探测器可沿引导部件110上的第二表面114可移动地定位在引导部件I1与引导适应部件120之间，且可联接到定位成接近引导部件110的第一表面112的联接器上，以朝第二表面114发送超声波和从第二表面114接收超声波，以用于构件C的部分的检查。如果此类联接器需要，则引导部件110的第二表面114的形状可适应构件C的部分的表面形状，以给予扫描探测器122的定位，允许超声波适当地接近构件Co在示例中，扫描探测器122可定位成使得来自扫描探测器122的超声波沿径向接近构件C到达构件C的表面。
[0028]装置100可包括处理单元，其用于至少可视化和处理从扫描探测器122接收到的超声波，以用于分析缺陷，如，构件C中的裂纹。
[0029]现在参看图3A和图3B，其示出了使用装置100的构件C如低压末级蒸汽涡轮叶片的超声波检查。在图3A中，选择按照构件C的部分的形状的引导部件110，且引导部件110由可释放的附接件130可释放地附接到引导适应部件120上，用于构造如图3B中所示的装置100来检查构件C。
[0030]装置100可置于涡轮叶片之间，使得引导部件110的第二表面114面对待检查的涡轮叶片。引导部件110 (具体是其第二表面114)设计成可适应地反映，即，匹配涡轮叶片的部分的形状。由于涡轮叶片具有不同的轮廓，故装置100可通过从引导适应部件120按照涡轮叶片轮廓或涡轮叶片的部分改变引导部件110以获得合适特定涡轮叶片或涡轮叶片的部分的装置(如装置100)而修改为适应待检查的涡轮叶片的任何不同的尺寸、形状和几何形状。在引导部件110的轮廓与涡轮叶片轮廓的匹配时，可沿引导部件110的第二表面114移动的扫描探测器122生成和接收超声波来用于扫描涡轮叶片。装置100可插入涡轮叶片之间，即使在如图3B中具体示出的叶片安装在涡轮内的情况下。
[0031]现在参看图4，示出了根据本公开内容的示例性实施例的用于构件C(如，低压末级蒸汽涡轮叶片)的超声波检查的方法200的流程图。该方法200在210处包括如上文所述那样按照构件C的部分的形状来选择引导部件110如引导部件110。在本公开内容的一个实施例中，引导部件110的选择可通过使各种引导部件110与待检查的构件C的形状匹配而随机地产生，以确定反映构件C的合适的引导部件110。然而，在不脱离本公开内容的范围的情况下，按照构件C的形状的引导部件110的合适的轮廓的选择可由任何其它技术产生。
[0032]此外，在220处，选择的引导部件通过可释放的附接件可释放地附接到引导适应部件上，如，如上文所述的可释放的附接件130。引导适应部件与上文所述的相同(引导适应部件120)，且包括类似于扫描探测器122的扫描探测器。此后，在230处，可释放地附接到引导适应部件上的引导部件被指引在构件C的表面上，且允许扫描探测器在240处生成和接收用于检查构件C的超声波。
[0033]用于本公开内容的构件的超声波检查的装置及方法在各种方面是有利的。本公开内容的装置和方法可在对于不同的形状、尺寸和几何形状的构件如低压末级蒸汽涡轮叶片的超声波检查而修改方面是可适应的。具体而言，引导部件110可按构件C的形状改变，以可释放地附接到引导适应部件120上。此外，装置和方法方便使用且经济。本公开内容的各种其它优点和特征从以上详细描述和所附权利要求中清楚。
[0034]已经出于图示和描述的目的呈现了本公开内容的特定实施例的以上描述。它们并非旨在为彻底的或将本公开内容限于公开的精确形式，且明显地，许多改型和变型鉴于以上教导内容是可能的。为了最佳地阐释本公开内容及其实际应用的原理而选择和描述了实施例，从而使本领域的其它技术人员能够最佳地使用本公开内容和具有适于构想的特定用途的各种改型的各种实施例。应当理解的是，当情况可提出或给予方便时，可构想出等同物的各种省略和置换，但此旨在覆盖应用或实施方式，而不会脱离本公开内容的权利要求的精神或范围。
【权利要求】
1.一种用于构件(C)的超声波检查的构件检查装置，所述构件(C)包括低压末级蒸汽涡轮叶片，所述装置(100)包括: 具有第一表面和在所述第一表面远侧的第二表面的引导部件，其中所述第一表面构造成反映所述构件的部分的形状，使得所述引导部件能够可适应地改变成所述构件的部分的形状，且所述第二表面具有在远端之间的长度； 引导适应部件，其适于在所述第二表面的长度上可释放地附接到所述引导部件的所述第二表面上；以及 扫描探测器，其以一种方式定位于所述引导适应部件上，构造成能够沿所述引导部件的所述第二表面移动以生成和接收用于检查所述构件的超声波，以便在测试期间，所述引导适应部件和所述弓I导部件不会相对于彼此移动。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括构造和布置成至少可视化和处理由所述扫描探测器接收到的所述超声波的处理单元。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述引导适应部件为挠性钢轨道布置，其能够弯曲以采用所述引导部件的所述第二表面的形状，以可释放地附接所述引导部件。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述引导部件的所述第二表面的形状能够适应所述构件的部分的表面形状，以给予所述扫描探测器的定位，以允许所述超声波适当地接近所述构件。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述扫描探测器定位成使得来自所述扫描探测器的所述超声波沿径向接近所述构件的部分。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述引导部件为由橡胶、塑料或金属选择的一种制成的水切割掩模。
7.一种用于构件的超声波检查的方法，所述构件包括低压末级蒸汽涡轮叶片，所述方法包括: 按照待检查的所述构件的部分的形状选择引导部件，所述部件具有第一表面和远侧的第二表面，其中所述第一表面构造成反映所述构件的部分的形状，且所述第二表面具有在远端之间的长度； 在所述引导部件的所述第二表面的长度上将所述引导部件可释放地附接到引导适应部件上； 将可释放地附接到所述引导适应部件上的所述引导部件指引到所述构件的表面上；以及 基于所述构件，由以一种方式定位于所述引导适应部件上的构造成能够沿所述引导部件的所述第二表面移动的扫描探测器来生成和接收超声波。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括至少可视化和处理从所述扫描探测器接收到的超声波。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述引导适应部件可释放地、挠性地且可弯曲地附接到所述引导部件的所述第二表面上。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，生成和接收超声波包括使所述引导部件的所述第二表面的形状适应所述构件的部分的表面形状，以给予所述扫描探测器的定位，以允许所述超声波适当地接近所述构件。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法包括布置所述扫描探测器，使得来自所述扫描探测器的超声波沿径向接近所述构件的表面。
【文档编号】G01N29/04GK104132994SQ201410183957
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年4月30日 优先权日:2013年4月30日
【发明者】C.尤德尔, V.穆尼科蒂, D.特斯查恩科, R.施米德, D.T.克拉克 申请人:阿尔斯通技术有限公司
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