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港口机械在役螺栓的相控阵超声检测

2019-12-19 10:48:13 来源:中国检测网 网络转载 阅读:

港口机械(以下简称港机)的主体架构是由许多钢结构件、传动机构拼装而成的,各结构之间通常采用焊接连接或螺栓连接。螺栓连接是一种结构简单、连接牢靠、拆装方便的拼接方式,所以在港机产品中的使用极为广泛。港机产品中主要使用高强度六角螺栓连接紧固,这些长期服役的螺栓除了承受复杂的应力作用外,还要承受冷热潮湿、海盐侵蚀等自然界的破坏,容易产生疲劳裂纹而断裂。港机螺栓的失效断裂形式主要有两种:螺纹根部裂纹和螺头R角裂纹。

螺栓一旦发生疲劳断裂,轻者会致使设备中断生产或效率降低,重者会引发安全责任事故,因此定期对在役螺栓实施检测尤为重要。以往对在役螺栓的检测,通常的做法是将螺栓拆卸下来,再进行荧光磁粉检测。但是港机产品的垂直高度一般在20~80 m,且螺栓分布范围广,故这种情况下工作量大,拆卸困难,且检测周期长、效率低。

 

针对港机在役螺栓出现的螺纹根部裂纹、螺头R角裂纹等缺陷,在不拆卸螺栓的情况下,上海振华重工集团(南通)传动机械有限公司的技术人员采用相控阵超声技术在螺栓的两端面实施检测,利用扇形扫描技术实现了声场对螺栓的全部覆盖,同时结合声束聚焦、波形成像等技术,较好地检测出了在役螺栓缺陷。

(一)螺栓相控阵超声检测特点

螺栓是一种细棒形零件,采用常规超声方法检测时,螺纹结构、侧壁对声波的反射会产生干扰波和变形波,从而影响缺陷波的识别,且纵波直探头角度单一,容易造成漏检。

相控阵超声成像检测技术可利用扇形声束扫描确保声场对螺栓的全部覆盖,采用多角度扫查更利于发现缺陷,还能通过改变聚焦深度提高检测区域的分辨力及信噪比,并且通过图像显示和波形显示相结合的方式,能更好地辨别缺陷波和干扰波。

(二)检测仪器、探头及参数设置

试验设备采用OmniScan MX2相控阵仪器。探头选用5L32一维线性阵列探头,其间距为0.6 mm,晶片高度为10 mm。参数设置如下:采用纵波扇形扫描,扇形角度范围和激发晶片的数量可根据螺栓规格调整,角度步进为0.5°,扫描布局为A+S(一组或多组)。作为初始扫查,可将聚焦深度设置在易出现裂纹的螺纹区域,当某个部位出现缺陷反射波时,再将聚焦深度调整于缺陷所在位置。

(三)探头零点、声速及灵敏度校准

校准试块采用与被检件材料相同的螺栓加工而成,推荐尺寸(直径×长度)为30 mm×100 mm。探头从端面入射,在A扫显示中找到长度100 mm底面的第一次和第二次最高反射回波,来调整探头零点及声速。

关键词:超声检测,无损检测

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