Gasturbine Testen
De toestand van de componenten van gasturbines kan worden beoordeeld op basis van een combinatie van metallurgische testmethoden, zoals replicatie- en hardheidstests en niet-destructief testen (NDT). Standaard NDT wordt alleen toegepast in combinatie met semi-mechanische NDT om volledige dekking van het geteste gebied of volume te waarborgen. De tests kunnen worden uitgevoerd in een werkplaats of op locatie en in gestapelde of (gedeeltelijk) ontstapelde toestand.
Metallurgische Inspectie
Replicatietest worden uitgevoerd om een indruk te krijgen van de microstructuur. Dit maakt het mogelijk om schade als gevolg van langdurige blootstelling aan temperaturen boven de ontwerptemperatuur te beoordelen.
Typische componenten waarop replica’s worden toegepast zijn turbineschijven, tussenschotten, afstandshouders en compressorwielen. Het aantal replica’s per onderdeel en de positie van de replica’s wordt in overleg met de klant bepaald. Vaak worden er twee tot vier replica’s per component vervaardigd. In het geval van een schijf wordt gebruikgemaakt van een referentie nabij het boorgat waar de temperatuur naar verwachting het laagst is. Het oppervlak wordt voorbereid met behulp van mechanisch slijpen en polijsten.
Hardheidstests worden uitgevoerd om componenten te inspecteren op schade als gevolg van langdurige blootstelling aan temperaturen boven de ontwerptemperatuur. Voor alle turbineschijven kunnen vanwege hun microstructuur variaties van 30 HV tussen het boorgat en de rand worden verwacht. De hardheid kan worden gemeten op basis van een Vickers-hardheidstest met behulp van de Ultrasonic Contact Impedance (UCI)-methode. De meetlocaties worden gekozen in overleg met de klant en zijn meestal identiek aan de locaties van de replica’s.
Hoewel replicatie- en hardheidstests zich beperken tot het vaststellen van problemen die optreden als gevolg van oververhitting tijdens de levensduur, zijn dit standaardprocedures voor het bepalen van de resterende levensduur. Ze zijn nodig om een veilig gebruik van componenten te waarborgen.
Non-Destructive Testing
Oppervlaktebrekende onregelmatigheden kunnen worden geconstateerd met behulp van penetrantonderzoek op basis van kleur (rood/witte of onder UV-belichting fluorescerende inkt), zeker als het nodig is om grote oppervlaktegebieden te testen. Dit is onder meer mogelijk voor de rotorkammen van turbineschijven, bladen, trekstangen, flexibele rotorkoppelingen, gasspruitstukken, leischoepen, bladen en lasverbindingen van plaathouders van de verbrandingskamer.
Componenten met ferromagnetische eigenschappen kunnen worden getest op oppervlaktebrekende onregelmatigheden. Er wordt gebruikgemaakt van zowel zwart/witte inkt als onder UV-belichting fluorescerende inkt. Dit komt met name van pas bij het testen van grote oppervlaktegebieden. Deze techniek wordt onder meer toegepast op compressorwielen, (compressorhaken van) statormembranen, kogellagers, trekstangen, moeren van trekstangen en compressorbladen.
Componenten kunnen ook worden getest op oppervlaktebrekende onregelmatigheden met behulp van (roterende) wervelstroomtests. Dat geldt in het bijzonder voor moeilijk bereikbare gedeeltes als overgangsgebieden, groeven en randen. Vanwege de betere detectielimiet kunnen met wervelstroomtests kleinere defecten worden geconstateerd dan mogelijk is met penetrantonderzoek op basis van kleur of magnetisch onderzoek. Dit is onder meer mogelijk voor sponningen van turbineschijven, gaten van trekstangen, onderste zwaluwstaartgroeven en de groeven van trekstangen.
Ultrasoon testen (UT)
Het detecteren en bepalen van de omvang van oppervlaktebrekende onregelmatigheden en volumetrische defecten is mogelijk met behulp van ultrasoon testen (UT). Als er sprake is van relatief grote aantallen componenten kan waar nodig gebruik worden gemaakt van een rechte straal. Binnen turbineschijven kunnen defecten optreden op verschillende locaties en in verschillende richtingen. Volumetrische defecten kunnen het gevolg zijn van (ongedetecteerde) inwendige gebreken en zichtbaar worden gemaakt met een C-scan (zie afbeelding). Er kan ook gebruik worden gemaakt van een combinatie van technieken zoals sondes met hoekbundel, Phased Array en TOFD en waar van toepassing semi-mechanische tests.
Semi-mechanische niet-destructieve tests
Als schijven zijn ontstapeld is het mogelijk om inwendige gebreken te detecteren door UT Phased Array in vier richtingen toe te passen. Alle drie belangrijkste typen gebreken (zie afbeelding) kunnen op deze manier worden gedetecteerd. Gebrekstypen 1 en 3 worden gedetecteerd aan de hand van de ruwte van het oppervlak van de scheur. Er worden mechanische testprocessen toegepast om voor volledige volumedekking te zorgen. De schijven moeten worden omgedraaid om beide kanten te kunnen testen.
Als schijven niet zijn ontstapeld is er geen ruimte om de DISKEM-manipulator te installeren (met uitzondering van de buitenste schijfoppervlakken). Inwendige gebreken van het type 1 en 3 kunnen worden gedetecteerd binnen een afstand van 100 mm vanaf het boorgat door UT Phased Array in drie richtingen toe te passen (zie afbeelding).
Oppervlaktebrekende onregelmatigheden in het boorgatgebied kunnen worden gedetecteerd met behulp van mechanisch roterende wervelstroomtests, zeker als schijven niet zijn ontstapeld. Voor ontstapelde schijven wordt tegenwoordig hoofdzakelijk gebruikgemaakt van ET-arraytechnologie en speciaal ontwikkelde sondes.