螺栓檢查應(yīng)用概述

螺栓容易出現(xiàn)各種缺陷，有些是在安裝、使用或制造過(guò)程中出現(xiàn)的。 檢測(cè)螺栓中的缺陷有助于提升機(jī)械設(shè)備的使用安全以及提高這些零部件的使用壽命。

使用定制相控陣環(huán)形超聲探頭技術(shù)的解決方案

相控陣超聲檢測(cè)（PAUT）技術(shù)不僅使檢查員能夠在不移動(dòng)超聲探頭的情況下執(zhí)行高速電子掃描，而且還能夠控制波束特性，以提高檢測(cè)性能。 單個(gè)電子控制的相控陣超聲探頭可實(shí)現(xiàn)多角度檢測(cè)，在面對(duì)復(fù)雜幾何體的時(shí)候檢測(cè)更具有靈活性。

在本應(yīng)用說(shuō)明中，我們介紹了使用OmniScan X3探傷儀和定制環(huán)陣（5D26-12-64）超聲探頭進(jìn)行的幾項(xiàng)測(cè)試，以證明該設(shè)備在檢測(cè)螺栓和類(lèi)似形狀零件缺陷方面的效率。

定制環(huán)陣探頭的規(guī)格

外徑：26 mm 內(nèi)徑：12 mm 晶片：64

總有效孔徑：

外周長(zhǎng)：81.68 mm 內(nèi)周長(zhǎng)：37.69 mm 外螺距：1.276 mm 內(nèi)螺距：0.5889 mm 高度：14 mm

圖3. 存在機(jī)加工缺陷的螺栓試塊。 該螺栓試塊帶加工刻槽缺陷，刻槽位置為距螺帽表面20 mm（在螺帽與螺桿交界處），80 mm，140 mm，刻槽深度1 mm。

使用相控陣環(huán)形探頭測(cè)試各種發(fā)射序列性能

同時(shí)發(fā)射PA探頭的八個(gè)晶片

OmniScan X3探傷儀顯示屏的以下屏幕截圖（圖4-6）顯示了環(huán)陣探頭發(fā)射8個(gè)晶片時(shí)三個(gè)缺陷的測(cè)試結(jié)果。 采用線性掃描技術(shù),一次激發(fā)8個(gè)晶片，起始晶片為1，探頭固定在螺帽上。發(fā)射順序：1-8、2-9、3-10、…57-64

同時(shí)發(fā)射PA探頭的四個(gè)晶片

接下來(lái)，我們一次只激發(fā)了4個(gè)晶片，其他條件保持不變。 我們獲得的測(cè)試結(jié)果如圖7所示。大聲程處，聲能衰減較大。

發(fā)射順序：1-4、2-5、3-6、…61-64

同時(shí)發(fā)射PA探頭的十六個(gè)晶片

反之，如果將一次激發(fā)晶片的數(shù)量增加至16個(gè)，可以看到140 mm處的缺陷信號(hào)更加清晰。 然而，由于16個(gè)晶片呈圓形排列，因此跨越了一個(gè)大弧線，它們沒(méi)有有效聚焦，因此信號(hào)被拉長(zhǎng)放大。 這與使用線陣探頭時(shí)通常發(fā)生的情況相反。

發(fā)射順序：1-16、2-17、3-18、…49-64

同時(shí)發(fā)射PA探頭的三十二個(gè)晶片

然后我們嘗試同時(shí)發(fā)射32個(gè)晶片，也就是說(shuō)，所有晶片的一半形成一個(gè)半圓。 由于這32個(gè)晶片呈半圓弧排列，且不是沿水平面呈直線，因此聲束無(wú)法聚焦，從而導(dǎo)致信號(hào)嚴(yán)重失真，幾乎不可能找到距螺帽表面140 mm處缺陷的信號(hào)（請(qǐng)見(jiàn)圖10）。

發(fā)射順序：1-32、2-33、3-34、…33-64

關(guān)于相控陣環(huán)形探頭結(jié)果的結(jié)論

基于上述試驗(yàn)結(jié)果，我們得出以下結(jié)論：

1.當(dāng)同時(shí)激發(fā)8個(gè)晶片進(jìn)行螺栓檢查時(shí)，可以獲得相對(duì)較好的試驗(yàn)結(jié)果。

2.當(dāng)同時(shí)激發(fā)的晶片少于8個(gè)時(shí)，聲束的穿透力較弱，從而降低了深層缺陷的檢測(cè)性能。

3.反之，當(dāng)使用超過(guò)8個(gè)晶片激發(fā)時(shí)，由于激發(fā)晶片增加，導(dǎo)致晶片由于不在一條直線上而造成聚焦能力反而降低，信號(hào)被拉長(zhǎng)放大。

定制PA環(huán)陣探頭的優(yōu)勢(shì)

該試驗(yàn)表明，環(huán)陣探頭相比于線陣探頭，具有其特有的優(yōu)勢(shì)：

1.環(huán)陣探頭無(wú)需旋轉(zhuǎn)即可發(fā)現(xiàn)所有角度上的缺陷，而線陣探頭需要旋轉(zhuǎn)至少180°才能發(fā)現(xiàn)所有角度上的缺陷。

2.環(huán)陣探頭無(wú)需使用楔塊即可發(fā)現(xiàn)近表面的螺帽與螺桿連接區(qū)域的缺陷，而線陣探頭需要使用楔塊來(lái)增大偏轉(zhuǎn)角度才能發(fā)現(xiàn)此處的近表面缺陷。

我們還根據(jù)結(jié)果推測(cè)，環(huán)陣探頭在中間有孔的螺栓上表現(xiàn)良好，但線陣探頭的波束可能會(huì)受到該特征的阻礙，從而無(wú)法檢測(cè)缺陷。 隨后的試驗(yàn)將在帶有中心孔的真實(shí)螺栓上進(jìn)行，以驗(yàn)證環(huán)陣探頭在這些類(lèi)型螺栓上的優(yōu)勢(shì)。

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