探伤技术（精选12篇）
探伤技术 篇1
1 薄壁缸套裂纹缺陷的产生机理
在内燃机中,提供动力的摩擦副组件中气缸套是非常关键零部件之一,它的质量水平直接影响发动机的性能,其材质要求零缺陷,特别是为高档轿车提供动力配套件时其要求更为苛刻,货到OEM厂家及售后市场的PPM值均为零。
气缸套生产工艺并不复杂,但是产品某些参数指标要求高,其产品水平的高低很大程度取决于生产设备的先进与否,其质量水平决定于其品质控制手段。缸套铸造有砂型铸造和离心铸造,目前世界上普遍采用离心浇注方法生产缸套毛坯,该方法技术成熟、经济环保,毛坯组织结构稳定,利于进一步精细加工。原材料经过高温熔炼后去渣、浇注、切断、外内圆加工等,不论干式加工还是湿式加工,某些参数指标特别是材质性能可能发生变化,其中危害最大的就是缸套壁产生裂纹,目前有效的检查方法就是无损探伤。
2 常用探伤技术方法与比较
检查黑色金属裂纹和通孔的方法很多,但针对缸套行业批量生产特点如何快速、灵敏、经济地探伤检查有待进一步摸索。
无损检测是在不破坏工件前提下,检查工件宏观缺陷或测量工件特征的各种技术方法的统称。常规无损检测方法有:超声检测(Ultrasonic Testing缩写UT);射线检测(Radiographic Testing缩写 RT);磁粉检测(Magnetic particle Testing缩写 MT);渗透(着色)检验(Penetrant Testing缩写 PT);涡流检测(Eddy current Testing缩写 ET)和气压检查等。
2.1 超声波检测
超声波检测是无损检测方法之一,超声波探伤是利用超声能透入金属材料的深处,并由一截面进入另一截面时,在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法。当超声波束自零件表面由探头通至金属内部,遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波来,在萤光屏上形成脉冲波形,根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。该方法对工件内部检查非常有效,但是对光滑度很高形状不规则的缸套产品外表面而言其检查灵敏度有限。
2.2 着色(渗透)探伤
着色(渗透)探伤的基本原理是利用毛细现象使渗透液渗入缺陷,经清洗使表面渗透液去除,而缺陷中的渗透残瘤,再利用显像剂的毛细管作用吸附出缺陷中残瘤渗透液而达到检验缺陷的目的。对缸套生产企业而言,关键点之一是检查效率不能满足企业大批量生产。
2.3 射线检测
利用X射线、γ射线、β射线以及如中子射线、高能射线等放射线穿透物质时,由于存在吸收与散射、电子偶生成等特性与物质的密度结构相关,或者产生电离等现象,从而能够显示物质内部的缺陷或组织结构。常见的有采用照相或屏幕显示、电视显示等方法将物质内部情况显示为可见图像以进行分析判断。工业上常用于检查铸件、焊缝等等“射线照相检测”或“工业X光电视检查”。精度非常高,但是设备复杂,效率极低,不适合企业大批量生产需要。
2.4 涡流检测
涡流检测是建立在电磁感应原理基础之上的一种无损检测方法,它适用于导电材料。如果我们把一块导体置于交变磁场之中,在导体中就有感应电流存在,即产生涡流。由于导体自身各种因素(如电导率、磁导率、形状、尺寸和缺陷等)的变化,会导致感应电流的变化,利用这种现象而判知导体性质、状态的检测方法叫做涡流检测方法。该方法特别适合大批量缸套生产,检测科学、反应灵敏、稳定、效率高,但是设备复杂、价格昂贵。
2.5 气压检查
气压检查法是制作一些辅助工具密封待检工件输入一定压力的气体通过观察指示仪表的气压变化,从而检查工件缺陷。适合大批量外圆不加工的半成品小型干式缸套的检查,经济、效率高,缺点是检查精度较低。
2.6 磁粉探伤
磁粉探伤的原理,是对导磁金属材料制成的工件,进行磁化至饱和程度,若材料内部非常均匀,没有缺陷,则在其内部将产生均匀分布的磁力线。如果工件表面或近表面区域存在裂纹、夹渣或气孔等缺陷时,这些缺陷会阻碍磁力线的通过,产生漏磁现象,使缺陷两侧的表面上产生一对N、S极的局部磁场。这时,若在被检工件的表面上撒放磁粉,漏磁场会吸附磁粉,形成与缺陷形状相近的磁粉堆积(磁痕),从而显示缺陷。磁粉探伤只能检测出铁磁性材料制成的工件表面和近表面(约2mm)的裂纹及其它缺陷,工件磁化后有微裂纹或气孔等缺陷,磁粉会在此位置产生集聚现象,用特殊的灯光照射(紫外线)该部位会有明显的荧光,以此将测出缺陷部位。
缸套生产行业探伤应用时,由于工件特点,主要采用电涡流检测和磁粉探伤,其中效果最好尤其反应灵敏的当属萤光磁粉探伤,该方法设备简单、操作容易、检验快速、结果可靠、重复性好。
3 磁粉探伤在缸套行业的应用
3.1 探伤应用及磁痕分类
缸套生产企业中,探伤检查一般安排在精加工后进行,工件的内外表面光滑比较清洁,干粉法检验不适用,普遍采用湿粉法检验。萤光磁粉探伤对各种规则形状、小型、批量缸套表面细小缺陷检出能力非常高。
根据磁粉探伤原理,工件磁化后有微裂纹或气孔等缺陷,磁粉会在此位置产生集聚现象,用特殊的灯光照射(紫外线)该部位会有明显的荧光,以此检出缺陷部位。
尽管裂纹能够形成磁痕,但是磁痕也可以由其它很多原因形成。对于磁痕由工件表面的漏磁场吸引磁粉形成的,则将表面缺陷形成的磁痕称为缺陷磁痕;因工件截面变化、材料性质差异等形成较大的漏磁场,从而吸引磁粉形成的磁痕称为非缺陷磁痕;对于磁痕不是由工件表面的漏磁场形成的,称为伪磁痕。检测过程中对于缺陷磁痕、非缺陷磁痕、伪磁磁粉的选择对探伤检验的灵敏度起着重要作用,根据磁粉在漏磁场中的受力特点以及气缸套的生产工艺流程,采用普通磁粉探伤,缺陷磁痕不明显,所以必要采用对比度好、粒度适中的荧光磁粉探伤方法。
识别伪磁痕的方法是将工件表面清理干净,再次对工件磁化时不再重复出现的磁痕为伪磁痕;识别非缺陷磁痕应首先对工件材料、组织结构、状况有充分的认识,划伤和刀痕类等磁痕底部发亮、形状规则,甚至用手触摸都能感觉到,可通过宏观的观察以及对相关经验的积累进行排除。
3.2 缸套表面缺陷分析
在实际工作中,缸套表面的缺陷磁痕多种多样,缸套外圆面、内圆面、上下端面都可能出现,形状可能为直线状、曲线状、点状不等(如图),截面取样在显微镜下观察发现其周围金相组织和磷共晶异常,具体情况要根据其工艺路径加工方法具体分析。
3.2.1 铸造缺陷
(1)疏松缺陷
在离心浇注时,由于工艺方法决定,金属液在凝固收缩过程中得不到及时补缩,磁痕常出现在最后凝固的部位,出现在毛坯缸套的两端的某一端,俗称“小头”。疏松磁痕常见的是条状疏松,形状较规则,有的近似于直线,始端和末端都不出现尖角,有一定深度,磁粉堆积比裂纹稀疏,有时呈现稀疏的片状,有一定面积,当改变磁化方向时,磁痕也明显改变。而有时呈现点状,该处磁粉堆积多。剖开铸件,一般在显微镜下可观察到不连续的微孔。
(2)皮下气孔
由于含镁铁表面张力大,易形成氧化膜,阻碍铁液内的气体排出,滞留于皮下而形成气孔。在铁液中含镁量高、铸造炉料或气候潮湿情况易形成这类缺陷。一般在缸套表皮下成群分布,呈球形、椭圆球状或针状内壁光滑的孔洞,直径约0.53mm,在热处理后或机加工时能发现。其磁痕明显,与其本身形状近似,大的甚至肉眼可见。
(3)夹渣
在浇注前铁水中液渣没有捞干净以及模具没有清理彻底,冷却时,浮在浇注位置上表面、模具的下面,凝固后形成。肉眼观察斑条纹长约2～3mm,最长不超过5mm,条纹多而粗、堆积密,表明夹渣严重。
(4)铸造裂纹
由于金属液在浇注及成型凝固收缩过程中,表面和内部冷却速度不同,产生很大的铸造应力而形成。一般分热裂纹和冷裂纹两种。热裂纹一般是沿晶体扩展,呈很浅的网状裂纹,亦称龟裂,其磁痕细密清晰。施加打磨,裂纹即可排除。冷裂纹一般分布在工件截面尺寸突变部位,如肩部、圆角、缺口等部位,有一定深度,磁痕为断续或连续的线条,两端有尖角,浓密清晰。尤其气温变化大的寒冷冬季容易出现。
3.2.2 机加工缺陷及搬运缺陷
机加工缺陷主要为切断裂纹和外圆车裂纹。切断裂纹和外圆车裂纹磨削裂纹是工件在切断时,由于刀具的加工压力过大、刀具变钝、冷却方法不适当、进给量过大、速度过快等因素造成工件材料局部过热,以及热处理后残余应力很高,热应力与残余应力的叠加导致金属表面组织的开裂造成的。磁痕一般与加工方向垂直分布,严重的呈蜘蛛网状、鱼鳞状、放射状,一般的呈分叉的树枝状,较轻的为线条状,这些裂纹通常紧密集中而非单个出现,且裂纹一般较浅,擦去磁粉肉眼不可见,工件侧面磁粉也不集中,但磁痕轮廓清晰。
工件在工序间流转加工过程中,由于搬运可能产生磕碰,其缺陷与机加工缺陷相似。
3.2.3 热处理缺陷
主要为正火裂纹,常出现在缸套应力集中的部位,如肩部、圆角等尺寸突变处。其磁痕明显、清晰,磁痕呈细直线状、棱角较多且两端尖细,此类缺陷属于工艺裂纹,尤其是冷却不均匀引起的,特别是在冬季气温较低的情况下,这种现象比较严重。因正火引起的裂纹,应及时改进热处理工艺。
3.3 磁粉探伤应用要点
由于在生产过程中缸套裂纹缺陷很小很细,检查难度大,在现场应用时尤其要注意以下几点:
①磁粉浓度参考:0.1CC/100CC,用专用试管和试片检查,目前国产磁粉效果不太好,最好选用进口品;
②小径缸套用2000A冲磁电流,大径缸套可考虑用2500～3000A冲磁电流;磁悬液喷射时间4S;
③紫外线幅照度≥1000μ W/cm2;
④特殊工种操作者要经过正规培训持证上岗,2小时轮岗操作为好;
⑤要严格按国家标准做好身体防护及安全防护;
⑥由于缸套经过探伤后金属材料可能部分磁化,所以要增加退磁处理,每天对工件剩磁强度确认:≤0.3毫特斯拉。
4 结语
通过长时间跟踪分析发现,由于采用离心浇注技术,一般的铸造缺陷基本能通过工艺控制加以改善,表面缺陷主要为一些机加工缺陷及搬运缺陷。缺陷磁痕极少量发现在缸套的两端的某一端,根据OEM厂家的装机及售后反馈结果,萤光磁粉探伤漏检为零,误判为零,稳定可靠。经过萤光磁粉探伤的缸套其裂纹缺陷0PPM,完全满足主机厂家的苛刻要求。
参考文献
刘必荣.小型柴油机曲轴表面缺陷磁粉探伤[J].表面技术,2004,33(3).
探伤技术 篇2
开封空分集团有限公司--姜海
小径管指管径较小（DN100以内），管壁较薄（一般为3.5mm～8mm）的小径管。过去对这些小径管焊缝多采用射线检测，但射线探伤方法有其自身的局限性；如裂纹、未熔合等,特别是当其与射线束方向夹角较大时，不易发现，容易漏检。而超声波探伤由于不受场地、环境限制，并且对那些面状缺陷检出率高、且价格低廉并可与其他工种进行交叉作业，可以大大提高效率而在管道探伤中得到了较好的应用，下面我结合自己的工作实践，主要对小径管探伤存在问题、探伤方法、要点及缺陷波识别等，谈谈自己的一些认识：
一 小径管对接焊缝超声波探伤存在以下问题： 1）小径管壁薄，壁厚较薄时超声波声束在管壁中产生的声程较短，易受声压不规则的近场区干扰，给缺陷定性，定量带来困难。2）管壁曲率较大，管内外表面声能损失较大，声束传输路径更复杂，经过多次发散，聚集声压反射异于常规，使声能有一定量损失，降低了探伤灵敏度。3）焊缝焊波高度、焊瘤尺寸与管壁厚度为同一数量级，在较高灵敏度探伤时杂波多，这给缺陷的识别增加了难度。4）同一截面管子在壁厚上有时存在较大的公差，因而给缺陷定位带来了一定的困难。
二
小径管对接焊缝超声波探伤方法及要点： 小径管对接焊缝进行超声波探伤时，探头应使用高阻尼、短前沿、大K值的单晶横波探头；晶片尺寸一般不大于6mm×6mm，前沿距离≤5mm，偏差＜0.5mm，工作频率为5 MHZ。探伤中要注意如下几点：（1）探头耦合问题：
为保证探头与工件表面充分耦合，探头耦合面应修磨成圆弧，使其曲率半径与小径管外表面尽量一致，不同管径的小径管焊缝探伤，应配备专用的探头，避免混用。如果探伤前不认真修磨探头耦合面，而是不同外径的管子混用一个探头，其结果不但使探伤工作受到油面波、变形表面波的干扰，更重要的是随着探头的磨损，使超声场特性发生较大变化，使探伤结果变的不可信；另外，打磨准备工作也是保证探伤顺利进行的重要环节，如飞溅物消除不彻底，会使探头与管壁耦合不好，在检查过程中出现“不起波”或“起杂波‘，必须认真去打磨探头移动区，消除飞溅物、锈斑、油垢等，以便于探头扫查。（2）关于探头参数的测定及复核
准确测定探头的重要参数，是超声波探伤的重要基础，如果探头参数测量不准，就会造成缺陷定位、定性的困难，甚至造成误判或漏判，在小径管探伤检验中，由于工件尺寸小，对缺陷定位更要求准确，对探头主要参数的 测定，准确性尤为重要，在探伤前，探伤人员必须认真测定探头参数，在探伤过程中，对探头主要参数和探伤灵敏度必须复核。（3）关于探伤灵敏度
在超声波探伤中，确定探伤灵敏度是一个关键的步骤，它将直接影响到探伤结果，在小径管焊缝探伤中同样显的极为重要。小径管探头由于晶 片尺寸较小，发射功率较低加上探头前沿尺寸小，加工困难相应增大，因而，探头在探伤灵敏度下杂波很多，但有时在探伤时为了便于观察，往往不适当地降低了探伤灵敏度其结果必然造成漏检，因此，做对比试块时，须选用外径、壁厚以及内外粗糙度与被探管子相同或基本相近的材料。（4）小径管焊缝探伤由于探头晶片尺寸较小，容易产生漏检，所以一定要在焊缝两侧探伤。三
缺陷波的识别与判定： 1 缺陷反射波的识别
当采用一次波探伤时主要观察仪器荧光屏上一次波标记点前面出现的反射波，因为波束扫过焊缝下半部，如果有反射波一般为缺陷反射（除盲区杂波外）。其次是位于一次波最大深度标记点上（焊缝根部）的反射波，当焊缝不存在错口时，要确定反射波对应的反射点的位置，如果反射点位于焊缝中心点或探头侧则判为缺陷。当发现焊缝根部出现一定高度的反射波时、应对该处焊缝两侧的壁厚进行准确测定，仪器的扫描速度要准确调整，以准确定位，并根据探头所在的位置对反射波进行认真分析，缺陷位置出现在一次波最大深度标记点处或以前，对应的反射体位于焊缝中心或探头侧。
当采用二次波探伤时，在一次波标记点和二次波标记点之间出现的反射波，可能为缺陷波，也可能是杂波，在这个区域之前或之后出现的反射波则为非缺陷波。缺陷波可用下述方法来判断：
（1）如果二次波声束在内壁上的转折点位于焊缝区外，反射点位于焊缝中，则该反射波可判为缺陷波。（2）二次波声束在内壁上的转折点在焊缝区内则该反射波不能作为判伤的依据应根据位置、波形等其它情况综合判断。
当从焊缝两侧探伤发现反射波，若反射波出现在焊缝的同一位置，反射波高相同或不同则反射波判为缺陷波。2． 杂波的识别
小径管对接焊缝超声波探伤时，除了缺陷反射波外，还会有一些杂波信号，这些信号干扰了缺陷的判定，易产生误判，因此要认真分析。（1）缝根部成形影响：
当焊缝根部成形较好时，一般在在一次波标记点附近无反射波或反射波强度很弱，当焊缝根部成形不良如存在焊瘤、表面不规则时，从焊缝两侧探伤一般均有反射信号，其位置与根部缺陷很相似，其强度随根部成形所构成的反射条件而异，稍不注意易判为缺陷，可 用下述方法区分： a.准确地调整扫描速度以便从声程差上比较，焊瘤反射波深度略大于一次波标记点，有必要再次强调精确测量管子壁厚。
b.用水平定位法识别:如焊瘤反射波在偏离焊缝中心线远离探头的一侧，而根部缺陷水平位置则应在焊缝中心线上或偏离焊缝中心线靠近探头一侧。
c.通过转动探头观察波形变化也可鉴别，移动探头找到最大反射波后慢慢左右转动探头，观察波形变化，缺陷波涨落大，瞬间消失，焊瘤波升降较缓慢、平稳，同时焊瘤处除产生反射波外，多数还会产生变形纵波或变形横波，并传到焊缝加强面产生回波信号，水平位置在一，二次波标记点中间或二次波标记点附近，可用沾油的手指拍打加强面来识别。(1)焊缝错边反射波：
当焊缝有错边出现时，声束和错边方位将产生反射波，其水平定位在焊缝中心，但从另一侧探伤时因无反射条件则无反射信号。(2)扩散声束引起的加强面反射波的识别：
由于小径管壁薄，当一次波主声束后面的扩散声束经底面反射到焊缝加强面时，在加强面处产生反射波，正好出现在一，二次波标记点之间，有时易误判为焊缝中上部缺陷，可根据探头位置和水平定位或用沾油的手指拍打加强面识别，必要时，用其它检测手段做辅助检查，(1)变形波：
当声束扫查到焊缝根部时，在一定条件下将产生变形波，可根据探头位置和水平定位进行区别，一般情况下变形波水平定位点在焊缝之外。四． 试验验证及结论
探伤技术 篇3
【关键词】无损探伤；优越性；漏磁探伤；影响因素
无损探伤作为一门新兴的应用技术，其在金属材料缺陷检测方面有着相当的优越性，主要体现在安全性、可靠性和经济性上。无损探伤有着诸多方法分类，除超声波探伤、渗透探伤、涡流探伤和X光射线探伤外，还包括漏磁探伤，其中，漏磁探伤因其操作简单、检测高效且探伤灵敏度高而广泛应用到薄壁件、焊缝检验当中。实际探伤检验过程中，漏磁探伤结果受到诸多因素影响，在明确各影响因素前提下加以防范，才能确保探伤检验结果的准确性。
一、无损探伤的优越性探析
（一）无损探伤概述
所谓无损探伤，指的是充分结合并利用物质具备的声、光、电和磁等诸多特性，以不造成检测对象损害或影响为前提，对检测对象的缺陷情况和均匀性状况进行有效检测，并得出缺陷的位置和性质、大小等具体信息。无损探伤的常用检测方法包括X光射线探伤、漏磁探伤、超声波探伤、渗透探伤和γ射线探伤、涡流探伤、萤光探伤、着色探伤等。在采用最佳检测方法完成相应检测后，一方面可不断提高产品的可靠性，降低产品制造的成本，并提升和改进制造工艺；另一方面则为设备的安全稳定运行提供重要保障。
无损探伤检测较破坏性检测有其显著的特点。首先，即其与破坏性检测相对应的非破坏性。在检测过程中，检测设备并不会对被检测对象造成巨大破坏，其原有使用性能不发生改变；其次，无损探伤具有全面性。其对被检测对象进行100%全面检测，全面了解其缺陷位置、大小和性质以及组织结构、化学成分等各个要素情况，这是破坏性检测无法达到的；此外，无损探伤具有其全程性。因其不具备破坏性，故其能对制造原材料进行检测，还能对制造的工艺环节到最终产品、应用于生产的设备进行全过程检测。
（二）无损探伤的优越性
相较于破坏性检测技术，无损探伤有着相当的优越性。因其检测过程依据被检测对象的物理特性，检测内容含括被检测对象的宏观缺陷、化学成分和几何特性等，并对检测结果进行信息输出和质量等级、安全程度评定，故其具备安全性、可靠性和经济性这三项优势。
1.安全性
安全性指的是无损探伤在检测过程中对于被检测对象的隐性缺陷进行有效检测，尤其关注于被检测对象的危害性缺陷，以便提前对其作出整改和处理，避免其应用于生产建设时引发安全事故。无损探伤应用领域十分广泛，除冶金和钢结构建筑物外，航空航天和军工等领域也广泛使用，发挥了巨大的效用。以2008年北京奥运会建设的主体育竞技场“鸟巢”，其建设的主体结构材料为钢结构，各钢结构之间以焊接完成整体构建。运用无损探伤技术中的超声波探伤技术对整体结构进行检测，尤其对焊接口进行严密检测，有效避免接口处的缺陷，提升了整体建筑的安全性。
2.可靠性
可靠性指的是无损探伤检测技术对于被检测对象不会造成破坏作用，且其检测的全面性和全程性全面覆盖了设备和部件的生产、应用过程。检测覆盖面更广，且在线检测和检测结果及时输出，使得探伤检测过程更快捷高效，有效消除工件在使用过程中存在危害性缺陷，避免造成严重的安全事故，保证了人们的生命财产安全，也就显示出其相当的可靠性。
3.经济性
无损探伤技术的经济性体现在两方面。首先，无损探伤技术中包含的多种检测方法，X光射线探伤、漏磁探伤、超声波探伤、渗透探伤和γ射线探伤、涡流探伤、萤光探伤、着色探伤等虽相互间存在一定差异，但在实际检测应用中耗费的资金并不大。尤其与破坏性检测技术对于被检测对象的破坏性抽检相比，其造成的损失更小，也就体现其突出的经济性；其次，在应用于各个行业和领域当中时，其能够及时发现材料、部件和结构当中存在的缺陷，及时找出以便尽快进行弥补和消除，不仅大大节约了能源资源，避免造成巨大浪费，又能避免出现安全事故带来巨大经济损失。以钢铁行业当中坯料检测为例，在坯料进入下一道工序之前查找出存在的缺陷，也就大大节约了生产能源，为企业带来了巨大经济效益。
二、影响漏磁探伤结果因素分析
（一）漏磁探伤概述
漏磁探伤是无损探伤技术中最为常见、应用最广泛的方法之一。该检测方法的主要原理是，对被检测对象进行磁化，确保其具有一定的磁通密度，进而使得不连续处存在漏磁场，磁场传感器则将输出信号传送到放大器当中。因被测对象处于磁饱和状态，其较高的磁场强度和磁场密度使得磁力线不受限制，被检测对象表面此楼通较大，现场检测也就具备相当的便捷性。利用磁敏感传感器对被检测对象表面进行扫查，即能发现缺陷漏磁场并产生缺陷电信号，进而确定缺陷位置和具体的缺陷参数。
相较于其它无损探伤检测技术，漏磁探伤检测技术有其独特的优点。首先，其检测速度快，只需对被检测工件进行磁化，利用磁敏感传感器进行扫查，便能即时发现磁缺陷电信号，确定缺陷位置和参数，达到对工件的缺陷检测效果；其次，其借助于磁场进行检测，检测结果准确，因此具备相当的可靠性；此外，磁场检测对于被检测工件表面清洁度要求不高，故无需在检测前进行清洁，大大提高了检测效率；另外，漏磁检测不需要应用磁粉，不会对环境造成污染。
（二）影响漏磁探伤结果的主要因素
1.磁化电流
在利用漏磁探伤检测技术对工件进行检测时，需应用到磁化电流，而磁化电流的高低则直接影响到探伤检测结果。如磁化电流选择过高，则噪声相对过高，无法有效识别缺陷信号，导致检测结果不准确；如磁化电流选择过低，则缺陷信号过低而不会产生报警，造成缺陷漏检，检测结果与实际情况严重不符。为确保检测准确性，应当首先确保人工缺陷信号达标，且外壁缺陷信号不会出现饱和和失真。一般而言，利用检测设备进行工件检测后，缺陷信号应达到最低3：1信噪比。此外，应充分考虑内外壁缺陷检测，依据钢管外径和壁厚对磁化电流进行有效调整，当达到最佳效果时，才能实现最佳缺陷信噪比。
2.检测速度
检测过程中检测速度同样会对检测结果造成巨大影响。在实际检测当中，探头转速和钢管前进速度应当相匹配，才能在确保检测结果准确性前提下，避免造成检测效率下降。为此，应在检测之前对设备性能进行有效调节，应当依据探头对同一缺陷重复性良好的基础，有效选择并调节旋转头转速，借助于相应计算公式算出钢管前进速度，实现钢管表面的全面检查，避免出现漏检问题。
3.样管人工缺陷
样管人工缺陷中蓄积大量金属污物，在进行缺陷检测时，磁化后钢管内磁力线经过金属污物，导致漏磁场减弱，也就导致人工缺陷信号幅度大幅降低。这样一来，磁场探伤的灵敏度较正常情况更高，漏磁探测设备也就判定该钢管为缺陷钢管，导致合格钢管的误判，造成资源的极大浪费。同时，当人工缺陷出现变形问题，则漏磁检测设备灵敏度同样提高，导致出现误判情况。为有效避免这一问题发生，应首先确保人工缺陷的清洁，首先清除蓄积污物，并利用环氧树脂进行有效填充；其次，定期对人工缺陷样管进行检查和更换，并注意谨慎操作。
4.探头耐磨片磨损
探头耐磨片在长期使用过程中，钢管表面相对粗糙，耐磨片容易发生磨损，使得探头检测圈与钢管表面距离缩小，探头在对磁场信号进行检测接收时，信号强度显著提高，探伤灵敏度也大大提高，也就造成误判情况的发生。这就要求相关工作人员应定期对探头耐磨片进行检查，查看其磨损程度，如程度过高则进行更换，并控制好探头与钢管表面的恒定距离，消除实际检测中的误判问题。
结语
无损探伤检测技术有着安全性、可靠性和经济性等优势，使得其在探伤检测技术当中具备相当的优越性。随着我国社会经济的不断发展，各个领域对于安全性要求不断提高，无损探伤检测技术的应用领域也就不断扩大。漏磁探伤检测技术作为无损探伤检测技术的重要组成，其可靠性、环保性、效率性使得其无损探伤应用效果更加突出。为确保漏磁探伤结果的准确性，应当对磁化电流、检测速度和人工样管缺陷、探头耐磨片磨损等问题进行有效防范，避免出现漏检和误判问题，提升金属部件在生产和建设中的安全性。
参考文献
[1]石锋，谢建平，梁桠东.超声波探伤检测的影响因素分析及监督与控制[J].科学技术与工程，2012，25：6448-6453.
[2]杨振国，闻小德，谢银幕.提高钢棒漏磁探伤灵敏度的方法[J].无损检测，2011，04：72-74.
作者简介
油田套管超声探伤技术研究 篇4
1. 套管超声波探伤方法研究
套管超声波探伤技术是利用超声波在传输过程中的反射和折射规律来进行探伤的, 当超声波传输到套管表面时, 在套管的表层会发生超声波的折射和反射现象, 超声波的折射和反射规律和光的折射反射规律一致, 当超声波折射到套管内部时, 就会在套管内壁和外壁之间来回的反射。套管内部如果出现裂纹和孔隙, 这些裂纹和孔隙可以作为一个新的波源, 波源反射的超声波将会被超声波接受探头接受。如果套管内部没有损坏, 探头则接收不到相应的反射波。通过对探头接受到的回波信号分析, 可以确定套管内部损坏程度的大小。横向超声波探伤技术, 主要用来探伤套管的横向损坏, 通过将探头对准套管的中心, 在套管的上部以一定的角度, 利用超声波发射探头向套管表面发射超声波, 超声波会在套管内外壁之间来回的反射, 通过对每个点发射波信号的强弱分析, 就可以判断出该位置套管是否发生损坏。同时还可以确定在横向方向上套管内部损坏程度的大小。纵向超声波探伤技术主要是用来探测套管内部圆周方向的套管损伤, 该方法在套管圆周截面上, 超声波探头和套管截面存在一定的角度, 超声波发射探头在套管的上部发射超声波, 超声波会在套管截面方向上, 在套管的内外壁之间来回的反射, 由于截面形状因素的限制, 探头发射的超声波会被探头接受一部分, 其余大部分还是入射到套管内部中。接触式超声波套管探伤技术主要指的是将测量探头直接和套管接触, 这种方式可以保证探头和套管良好的连接, 在探头的设计中要保证探头和套管的良好接触, 需要根据套管的曲率半径来设计相应曲率半径的探头, 从而保证探头和套管表面良好的耦合, 同时在套管和探头之间要涂抹相应的超声波耦合剂。这种探头和套管直接接触的方式, 超声波的能量损失小, 因此监测的范围相对大一些。但是该方法在操作的过程中, 受到人为操作方式限制, 超声波入射套管方式差别较大, 造成了套管内超声波各种波形的混杂, 从而降低了超声波探伤的精度。套管的半径越小, 这种现象越明显, 因此该类型的探伤方法不适合小直径的套管探伤。水浸法超声波探测技术的探头和套管不直接接触, 而是利用水作为套管和探头的耦合剂, 在探测的过程中, 将套管浸到水中。该技术可以避免探头和套管的直接接触, 从而有效的减少了探头的损坏, 同时该方法可以使用大功率的超声波探头, 而且适用于套管的自动化探伤, 极大的减少了套管探伤的时间, 提高了探伤的效率。该方法采用的耦合剂为水, 不需要特殊的耦合剂, 使用成本低, 因此得到了广泛的应用。但是由于该方法探头和套管不直接接触, 超声波在水中传播时会损耗一定的能量, 到达套管的超声波能量不是很高, 该技术超声波探头检测的范围要相对的小一些, 为了能够保证超声波探伤能够完全的监测整个套管表面, 需要将套管不断的旋转, 该方法的使用需要配备相应的机械设备。局部水浸超声探测探伤技术指的是将待监测的套管一部分放入到水中, 再把超声波探头放到水中或者部分放到水中, 这种方式可以节约大量的水资源, 而且在探伤的过程中, 套管放到水中的时间较短, 减少了套管在水中的浸泡时间。这种方式也是利用水作为耦合剂, 超声波在水中传输时能量会衰减, 所以该方法也不能一次完全的将套管整个表面检查完, 需要一定的机械装置来辅助移动和转动套管。
2. 新型套管超声探伤复合探头技术研究
在套管超声波探伤的过程中, 套管的探伤速率是探头设计的重要参数, 在利用自动套管超声探伤技术中, 通常情况下采用的是螺旋式前进方式, 通过研究可以得到, 探头的探伤速度和探伤的螺旋间距以及探头的检测范围有关, 在探伤的过程中, 探头在横向上的探伤面积和纵向的探伤面积不同, 探头在横向上的监测面积要比纵向上的监测面积要大, 在本设计中探头的横向监测范围为纵向的监测范围的两倍, 这样可以提高套管超声探伤的效率。超声波探头的探测范围和探头的形状也有很大关系, 我们改变了探头晶片的参数, 提高了探头的探测范围, 将现有的探头晶片分成的两部分, 将其对称的放置。套管超声探伤探头的频率和套管的组成、制造工艺、探头结构参数等有关, 因此需要综合考虑影响探头频率的各种因素。在使用焦点探头时, 探头的频率增加, 会导致超声波束焦距的减小, 这样可以提高薄壁套管的检测精度, 对于厚壁的套管探测的精度要相对降低。而且当探头的焦距减小时, 探伤的速度也会相应的减小。因此不能盲目的增加超声波探伤探头的频率, 要根据实际条件确定合适的探头频率, 本设计采用的探头频率为四兆赫兹。超声波在入射到套管表面时, 一部分的超声波会反射到水中, 另外一部分的超声波会折射到套管中, 当超声波以不同的角度入射时, 折射后套管中的折射波也不同, 通过实验可以得到当超声波的折射角为四十度时, 超声波的透射能量最高, 因此选择该角度相对应的入射角为
20°。
3 结束语
油田套管的探伤是保证套管质量, 减少油气生产事故的有效途径, 因此需要加强油田套管超声探伤技术研究, 文章研究了套管超声探伤技术的原理方法, 并且提出了一种新型的超声波探伤探头技术, 确定了该套管超声探头的关键参数。通过研究提高了油田套管探伤的精度, 对于促进油田的安全稳定生产具有一定的意义。
摘要：在石油开采过程中, 需要用到大量的套管, 套管是油井生产重要材料。近年来随着油田油井数量的增多, 使用套管数量也在不断的增加。油田套管的质量缺陷会影响到油田的正常生产, 严重的会给油田带来巨大的经济损失。文中通过调研分析, 研究了套管超声波探伤的原理方法, 并且研究了一种新型的超声波复合探头技术。通过研究对于提高油田套管的探伤质量具有重要的意义。
关键词：油田,套管,超声波,探伤,探头,精度
参考文献
[1]沈里亚.超声波探伤原理及其应取[M].北京:机械工业出版社, 1982.
探伤技术 篇5
作 者：曹艳 吴晓曦 CAO Yan WU Xiaoxi 作者单位：曹艳,CAO Yan(长沙航空职业技术学院,湖南,长沙,410124;湖南大学机械与汽车工程学院,湖南,长沙,410082)
吴晓曦,WU Xiaoxi(长沙航空职业技术学院,湖南,长沙,410124)
刊 名：长沙航空职业技术学院学报英文刊名：JOURNAL OF CHANGSHA AERONAUTICAL VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE年，卷(期)：8(3)分类号：V267+.4关键词：红外无损检测 飞机探伤 应用
浅谈磁粉探伤检测方法的发展 篇6
摘 要：我国近些年在磁粉探伤检测基础理论与应用技术研究、设备与器材研制、标准化等工作上均取得了显著成果，检测技术在工业产品的生产与使用中获得充分应用，磁粉探伤检测方法也在不断革新。本文首先介绍了磁粉探伤的相关内容，包括磁粉探伤的基本内涵和原理；接着重点阐述了目前磁粉探伤检测方法，分别介绍了周向磁化检测法和纵向磁化检测法；最后分析了未来磁粉探伤技术发展的最终方向应该是全自动荧光磁粉探伤技术。
关键词：磁粉探伤；方法；发展
1 磁粉探伤检测概述
磁粉探伤检测是对磁性材料表面或近表面的损伤进行探测的一种无损检测方法，通常检测的零件为耐压容器件、焊接件、返修件和半成品。随着对检测精度要求的提高，磁粉检测设备也随之不断的发展，检测灵敏度和可靠性都相应的有了提升。国家的相关学者对磁粉探伤理论的研究也在不断完善，加之国家对相关检测人员的重视，共同促进了我国磁粉探伤检测技术的发展。磁粉探伤检测是无损检测中使用广泛的一种方法，该方法的适用范围广泛，而且该方法可以检测出缺陷产生的大体原因，如裂纹、夹渣、白点、气孔、未焊接等缺陷，方便检测人员及时做后续处理。
磁粉探伤原理是首先将被检测材料通过磁粉探伤机磁化，然后材料表面吸附的磁粉会按照一定的规律排列，可以通过肉眼直接观察，我们称之为磁痕。磁痕如果出现畸变，则表示该处存在着缺陷，通过观察可确定出缺陷的位置、形状、大小，并能根據具体的磁痕规律判断缺陷产生的原因。该方法检测结果直观，检测灵敏度高，且适用于各种形状的磁性工件的检测，不足之处在于该方法仅限于检测磁性材料，而且只能检测工件表面的缺陷情况。
2 常用磁粉探伤检测方法
2.1 周向磁化检测
周向磁化检测是指磁化产生的磁力线方向与磁化电流方向垂直，并垂直于工件纵向分布，磁场方向符合右手定则。这种磁化可检测出与工件轴线基本平行的纵向存在的缺陷。周向磁化检测时首先将试件按规定夹持在探伤机两夹头上，逐渐增大磁化电流，观察磁粉探伤机周向磁化电流的指示值，应能达到规定的电流值。利用相应规格的电流互感器或分流器，将对应量程的标准电流表和标准电压表接入磁粉探伤机磁化电流的输出端。调整磁化电流，在磁粉探伤机的周向磁化电流指示表的30%、60%和100%三点记录标准电流表的指示值，得到与磁粉探伤机电流表读数相对应的测量值，重复测量3次。并根据得到的数据及以上分析的测试信号在系统中的传送过程来判断发生故障的部分。
通常情况下，一个工件所有的工位在检测时使用相同大小的电流进行采样，信号被传到计算机以后程序员会根据工件的具体参数对所得信号进行修正，这样就可以使整个工件在同一个标准下进行比较。如果修正后出现大部分工位显示不正常的现象，则可能是因为修正过程出现了偏差，需要对原始信号重新修正。另一方面，如果标准表读数与采样表值出入较大，则采样表可能出现不正常工作现象，需考虑更换采样表后重新检测。
2.2 纵向磁化检测
纵向磁化检测是指工件中产生的感应磁场方向与工件轴线平行的磁化方法。该磁化法主要检测工件表面或近表面的横向缺陷，即与工件轴线方向相垂直或成某角度的缺陷。纵向磁化电流的检测方法同周向磁化电流的检测相同，但随磁化线圈的形状、放置位置等因素变化，原则上要求略高于周向磁化的磁场强度，以安匝数计。相对误差计算方法同周向磁化电流的相对误差计算方法相同。3 磁粉探伤检测发展方向
经过几十年的发展，我国已经形成了由便携式磁轭探伤装置、移动式磁粉探伤装置、固定式磁粉探伤机、专用及半自动化磁粉探伤机构成的磁粉检测设备系列，部分产品的性能指标达到国际先进水平。我国固定式磁粉探伤机的种类较多，如CJW交流型系列、CEW交直流型系列、CXW复合磁化型系列、CZQ直流探伤-超低频退磁型系列以及CDG多功能型系列等，可满足各种中小型零件的磁粉检测需求。专用及半自动化磁粉探伤机发展迅速，数十个种类产品已面市，如螺栓磁粉探伤机、管端荧光磁粉探伤机、齿轮磁粉探伤机和轴颈磁粉探伤机等，满足了特定工件大批量生产时的半自动化检测需求。我国研制的高灵敏度荧光磁粉、油基载液以及缺陷显示膜等具有国际先进水平。自行研制的特斯拉计（CT，HT102及TYU-2000H）、JXC袖珍式磁强计、ST白光照度计、UV-A辐射照度计、磁粉性能测定装置、标准试片（A，C，D型）和标准试块（B，E型）等辅助器材的性能与国外同类产品的水平相当。
磁粉探伤技术发展的最终方向应该是全自动荧光磁粉探伤技术。该技术是在现代CCD摄像机和光学扫描等相关技术水平发展的基础上发展起来的，该技术利用荧光磁粉成像实现全自动探测，代替了人眼观察，从而可以减少人为过失造成的漏洞。该项技术研发的核心是图像的采集和处理，如今还面临着成像灰度不均、非平面工件成像、伪裂纹信号、紫外照明亮度随时间衰减及荧光磁粉磁悬液浓度的一致性及均匀性、运动模糊、有效成像区域的选择、算法的稳定性以及实时性等问题。目前的研究的重点是在缺陷的识别和原因判断方面，在未来的发展还有一段路要走。
4 结束语
几十年来，特别是近30年来，我国磁粉、渗透检测技术获得了快速的发展，全自动荧光磁粉探伤技术也在研发当中，总结过去，展望未来，有必要开展以下几个方面的工作：
一是实现多种技术的融合，提高技术的能力。如采用超声波振动-PT技术，增加渗透剂的渗透能力，提高PT检测灵敏度和检测速度；采用遥控机器人-PT技术，实行远距离PT检测，完成核反应系统等特殊条件的内部表面检测任务；采用MT/PT-内窥镜技术，完成深孔、腔内壁检测等。
二是充分利用数字化技术，进一步提高自动化水平。
三是开展微缺陷检测技术研究，提高检测灵敏度。
超声波探伤数据采集技术的研究 篇7
关键词：超声波探伤,无损探伤,自动测控,数据采集
一般的数据采集卡由于不是针对于超声探伤设计的，因此只能实现对信号采集，而无法做到实时处理。而在超声波探伤时，对被测物检测到的大量的信息都是无伤的回波信息，而我们往往最关心的是缺陷回波信号，它包含了大量的关于缺陷位置和当量信息。因此，针对于超声波探伤的数据采集卡就要求必须具备实时的数据处理能力。系统主要由4部分组成：信号放大电路、模数转换(A心)电路、数据缓存(FI-FO)电路、数字信号处理(DSP)电路。
1 信号放大部分
超声波接收探头接收到的回波信号在进入A/D之前，需要将信号放大。在超声探伤中使用的超声脉冲信号通常频率较高，因此要放大此类信号就要求运算放大器必须具有较好的带宽(Bandwidth)和摆率(Slewrate)等特性。其中A/D采样速度和采样精度对于便携式数字超声波探伤系统的性能影响至关重要。对于10MHz工作频率的超声波探头而言，要保证缺陷的峰值不漏检，至少需要60～80MHz的采样速度。而传统的数字化探伤系统，由于A/D采样速度只有20～40MHz，通常在采样前增加几级模拟包络滤波器以实现全波、+/-半波检波。这种包络检波方式滤除了部分缺陷回波，因此给缺陷识别和定量计算带来了很大的困难。
如采用了高速高分辨率的A/D变换器，经过模数转换后的数据流高达160Mbit/s，因此如何处理A/D采样后的高速数据流成为了硬件系统部分设计的关键之一。这种技术的核心思想是利用大规模可编程逻辑器件所提供的高速数据处理能力，根据压缩算法，采用硬件压缩的方法，按所需的非均匀压缩比对高速A/D芯片采样后得到的数据进行实时压缩，从而大幅度降低了后续波形的实际处理量。采用该项技术后，可成功将A/D变换后的高速数据流从160Mbit/s降低到了500Kbit/s，这样一来，现有的嵌入式处理器完全可以胜任对后续波形的再处理工作。
2 模数转换部分
模数转换器是将模拟输入信号转化为N位2进制数字信号输出的器件。
在超声探伤中通常使用频率较高的脉冲信号，并且脉冲的宽度非常窄，为了充分捕捉到回波信号，获得大量的回波信息，尤其是缺陷波信息，以根据缺陷波信息来判断缺陷的位置、形状和当量。因此，必须以较高的速率来对超声波回波信号进行采集。根据Shannon采样定理，A/D采样频率至少为被采样信号频率的2倍，但在实际检测过程中通常采样速率为被采样速率的4倍以上1171。通常超声波脉冲的宽度只有1～5μs，为了实现对超声波脉冲信号的高速采集，充分反映超声脉冲的细节情况，必须在一个脉冲之间采集到足够的点数，以保证恢复信号的准确性和完整性。
3 数据缓存部分
当模拟信号由A/D转换成数字信号后，往往都需要输入处理器作进一步处理。传统的数据采集设备通常采用在A/D与处理器之间加一级大容量存储器，将采集来的信号保存起来，以使数据处理部分有充分的时间进行数据处理。然而此类存储器通常无法实现CPU和A/D的同时读写，大大影响数据的处理速度。所以，为了控制方便，避免数据丢失，设计时可采用FIFO作为两者之间的接口。
在进行超声波探伤时，超声探头发出的超声脉冲信号并不是连续的，而是发出一个脉冲信号后，然后等待回波信号的接收，当回波信号接收结束后并等待一段时间，触发脉冲才会激励超声探头产生下一组脉冲信号。因此，A/D接收的数据流并非是连续的，而是间断的一组组数据包。根据超声探伤采集的特点，数字信号处理器(DSP)可以对A/D、FIFO的接收和发送数据进行控制，在超声探头接收回波信号期间内允许接收数据，而在等待期间禁止接收只允许发送，以充分利用DSP的资源，提高其数据处理能力。
在运行超声波探伤时，因为数据采集速度非常快，而且需要对采集到的信号进行快速处理，普通的处理器的数据处理速度难以完成系统对处理器的要求。数字信号处理器(DSP)的出现为以上问题提供了解决方法，它专门针对于信号处理而设计，具有强大的数字信号处理能力，能对超声波信号进行实时地分析和处理。
4 硬件设计应注意的问题
关于硬件设计和PCB制作设计中要注意一些问题，因为它们会直接关系到系统能否正常工作。电源问题是首先需要考虑的问题，一个系统几乎任何一个元器件的工作都离不开电源，在一个系统中往往存在电压不同的几个电源，甚至有些芯片工作要需要两种或者两种以上不同电压的电源(例如DSP的内核电压通常为1.6V，而FO电压为3.3V)。
由于不同种类的电源的驱动能力是不相同的，如果电源的驱动能力低于负载，电源的输出驱动能力会明显下降，输出电压难以保证其它芯片的工作电压，系统的工作状态就会受到极大的影响，甚至无法正常工作，因而在选择电源及其电源数目时，要考虑到系统的整体功耗，以选择合适的电源及数量。同时，每个电源在工作的同时，不可避免的会向外辐射出电源噪声，这会对其它芯片尤其是对干扰比较敏感的模拟器件的工作造成一定程度的干扰，因此在一个系统中在保证系统能够正常工作的前提下，要尽量减少电源芯片的数量。不同的芯片在工作时对电源的要求不同，像DSP、A/D等对电源的要求比较高，电源芯片就要选择专门为其设计的电源芯片。另外为了减少电源纹波，避免其对芯片的影响，应在电源和芯片电源引脚要就近加去耦电容。
地线问题也是不容忽视的问题之一。地线在电路中除了提供电流流动的环路，合理的地线分布还可以抑制干扰。在数字电路中可以使用宽的地导线组成一个环路将电路包围，以减少外界对电路的干扰。对于高速的数字和模拟电路系统来说，具有一个低阻抗、大面积的接地层是很重要的。地层既可以为高频电流提供一个低阻抗的返回通路，使E-MI、RFI变得更小，同时还对外部干扰具有屏蔽作用。如果一个系统同时含有模拟和数字电路，应该把模拟电路和数字电路的地线分别独立布置，数字信号不能穿越模拟地，然后两者在电路的某一点汇合连接到公共地。如果是多层电路板，最好单独有一层作为地平面。通常地线宽度>电源线宽度>信号线宽度，必要时用大面积覆铜层作地线用，在PCB板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。时钟信号是芯片工作的重要信号，它很容易干扰其它电路，同时也很容易受到干扰。为了减少时钟源受到的干扰，时钟振荡电路下面应加大地的面积，保证其它信号线不从其下部通过，以使周围电场趋近于零。时钟振荡电路还应该远离其它电路而尽量接近使用该时钟源的芯片。时钟信号尤其是高频时钟对噪声干扰特别敏感，因此时钟信号线要尽量(下转第199页)短，并且有地线保护。数字电路的频率高，模拟电路的敏感度强，数字信号对模拟信号的干扰主要是串扰，在布局时模拟器件应尽量远离高速数字器件，高频的信号线尽可能远离敏感的模拟电路器件。可用拉大高速信号和模拟信号之间的距离，来解决高速信号对模拟电路的干扰。输入与输出信号线应避免相邻平行，以免产生反射干扰，必要时在输入和输出线之间应加地线隔离。两相邻层的布线要互相垂直，平行容易产生寄生祸合。由于瞬变电流在印刷电路板上产生的冲击干扰主要是印制导线的电感成分引起的，而其电感量与印制导线长度成正比，与宽度成反比，所以信号线要尽量短而粗，如果有条件，2个模拟信号之间使用地线隔离。
探伤技术 篇8
关键词：输电线,损伤检测,去噪,小波变换
在电力系统中, 输电线的安全性和耐久性直接影响到供电系统的安全运行, 输电线主要采用钢芯铝绞线, 所以钢绞线的健康状况直接影响到了电力系统的安全运行。在使用阶段受拉不均匀以及环境的影响, 会造成钢绞线的腐蚀甚至断裂, 给结构安全造成危害。对钢绞线进行缺陷检测定位, 对预应力结构进行监控, 会在很大程度上避免由于钢绞线中的缺陷扩展而导致整个结构的破坏, 这一研究内容在世界范围内受到了广泛的关注。
1 超声导波技术的理论基础
声波就是机械的振动通过不同的介质的传播, 由于声源和声波在介质中振动和传播的方向在某些情况下是相同的在某些情况下是不同的, 因此会有横波和纵波, 其中横波又称为S波, 而纵波成为p波, 这两种波有各自的特点和方式。如果用频率来和人们可以感觉到的频率来划分, 声波可以被划分为三类:超声波、可闻声波、次声波。其中次声波的频率小于20HZ, 可闻声波的频率在20HZ与20KHZ之间, 而超声波则是大于20KHZ。我们所要研究的就是超声波在实际工作中的应用。以木板作为介质来举例, 木板存在着两个界面, 而其中就有一个很厚的交界层。而处于交界层的超声波会经历很多个来回的重复反射, 在两个界面之间延续和一定的方向前行, 在这样一个重复过程中的超声波就会形成一种波型, 而这个波型由于这个过程而变得复杂, 同时超声波之间也会产生相互之间紊乱的干涉, 就是超声波在这样的界面中进行板内的传播。而我们就可以称之为平板超声导波, 而其中的超声波可以称为板波。
2 小波分析的理论基础
近些年来, 小波分析作为一种新兴的学科迅速发展起来, 小波分析具有很深远的意义, 在实际工作中的应用范围也是相当广的。小波分析作为一种分析方法是对信号的时间和频率之间的分析, 它最大的优点就是可以进行多方面的分辨和分析工作, 而且它可以在时间和频率两个方面来表示信号的特征。在对信号的分析过程中, 可以不改变信号的窗口大小而只改变其形状来进行分析, 因此小波分子方法也被称分析信号过程中的显微镜。
3 超声导波应用于输电线探伤的实验研究
根据超声导波在传播的理论分析, 导播在碰到试点县的损伤裂纹的时候会产生反射或者是进行模式转换等反应。而我们就可以在这个过程中知道超声导波的入射信号和反射信号之间的时间差。运用相关的公式就可以大概计算出损伤裂纹与信号入射点之间的距离。公式如下:
在这个公式中, C表示的是波速, 即。Δt表示的是超声导波入射信号与反射信号之间的时间差。根据这个公式就可以计算出损伤裂纹在输电线中的位置, 也就是我们所求的χp的大小。
损伤裂纹会使得传播介质是不连续的, 当导波在经过裂纹的时候, 导波会在裂纹损伤的位置产生反射或者是进行模式转换等反应。而这个时候导波就被分成了入射波和反射波, 我们这里就用σR来表示反射波的强度, σ1来表示入射波的强度。根据有关的力学公式就有:
根据以上一系列的分析我们可以了解到:反射波经过损伤裂纹的时间与裂纹在输电线中的具体位置是有紧密联系的, 而不受裂纹的损害程度的影响;而对于输电线损伤程度的确定则是要确定裂纹的横截面积和宽度。不管是什么类型的波形发生器都可以产生不同的激励信号, 这样的激励信号经过功率放大器将其功率放大, 而将功率放大之后的激励信号增加压电片之后, 就可以产生纵向的超声导波, 接收到的信号直接显示在数字示波器 (TDS3024) 上。首先在完整的铝线上进行一次实验。超声导波在铝线中传播。遇到铝线的端部, 信号反射回来被PZT接收。接受到的信号通过功率放大器, 送入计算机, 记录接收信号的数据。然后在铝线上切开一个模拟损伤裂纹的切口。重新进行一次实验。超声导波在铝线中传播遇到损伤部位, 有一部分信号反射, 被接收传感器接受, 接受到的信号通过功率放大器, 送入计算机。经过MATLAB的小波降噪后发现, 噪声信号已经基本被滤除, 可以清晰的看到超声导波遇到铝线另一端面的返回波形。但由于铝线的刚度较低, 且发射波的幅值比较大, 造成的干扰使第一个周期内损伤的返回波形不是十分明显。但是在第二个周期内, 对比完整铝线上的波形, 损伤回波可以清晰的分辨出来。从两次的端面返回波波峰之间的时间差, 可以测得纵向导波在改频率下的速度。计算得出在110KHz的频率下, 导波的速度为25.0m/s。可以计算出损伤距离导波发射处得距离。
分析数据可以知道, 第二个周期内的损伤回波在86ms处。而端面返回波的在69ms处。由超声导波检测理论可以得出缺陷位置:
与裂纹的实际位置21.5cm的误差为1.2%说明超声导波能够准确地定位铝线中的损伤。
4 总结与展望
长久以来我国各个地方的供电公司都是采取人工的检测方式对输电线的损伤进行检测。但是, 在沿海地区, 尤其是在海滨工业区输电线容易受到腐蚀。对于输电线路中输电线不明显的损伤情况, 人工检测的方法已经无法做到准确的检测。而且有些地方由于自然条件的制约, 给人工巡线造成了不便。所以, 利用超声导波进行输电线探伤有着十分重要的意义。本文是关于超声导波和小波分析在电力系统输电线路损伤中的应用性研究课题。主要介绍了超声导波和小波分析的基础理论, 总结了目前输电线探伤中所应用到得技术。理论分析了傅立叶变换和短时傅立叶变换在电力系统输电线路损伤检测中的不足, 运用小波变换来检测和分析损伤信号的方法。在分析小波理论在超声导波探伤中的应用时, 提出了小波包分解在判断损伤类型和程度中的作用有待于进一步的研究。
参考文献
[1]孙峰, 陈民铀, 罗涛, 王伟明.输电线断股损伤故障检测方法比较性研究[J].微计算机信息, 2010.
[2]汪洋.超声导波技术在天然气集输站场管道缺陷检测中的干扰因素分析[J].钢管, 2010.
超声探伤技术在无损检测中的应用 篇9
一、超声探伤技术简述
1具体定义
超声波无损探伤可以简称为NDI, 它是由超声无损检测延伸和发展而来的, 在实际的超声探伤技术操作中, 主要用到以下一些设备:超声探伤仪、耦合剂、探头以及标准试块等。超声探伤技术主要是用来检测铸件的气泡、缩孔、夹渣、焊接裂纹以及是否焊透等, 同时还能对这些器件厚度进行有效测定。随着我国科学技术的迅速发展, 超声无损检测技术也在不断创新、发展, 并且超声无损技术已经成为检测材料或是结构的一种重要技术方法, 同时它也更好地推动了我国超声探伤技术的快速发展。总体来讲, 超声检测技术不仅可以实现在线检测, 而且这项技术所采用的超声波并不会对人体有任何的危害, 也不会影响系统运行的状态, 因此超声检测技术成为检测材料或是结构最为重要且常用的一种技术检测方法。而由超声检测技术延伸发展而来的超声探伤技术的性能则更好, 不但灵敏性强、穿透力好、检测速度快, 同时检测设备也比较简单, 这样超声探伤检测的成本也就很低, 因此被广泛应用在很多领域中。
2检测的基本原理
结合上述对超声探伤技术含义的分析可以看出, 超声波探伤技术可以分为反射和透射两种方式, 而反射相比于透射来讲, 它的精准性更高, 因此我们主要来分析反射的基本原理。反射的探伤原理为:当脉冲发射器将超声波利用探头行短脉冲之后, 送到具体的检测物体中, 而回波就能够从检测物件的缺陷处返回, 并且在返回时, 会有信号处理系统对其进行处理, 处理结果就能够在示波器上显示出来, 同时示波器还能显示出波形的幅度大小以及传播的具体时间。这样如果得知检测物体中的声速, 就可以根据示波器上的现实数据来计算出脉冲波的传输时间, 进而得出被检测的物体的缺陷程度。
二、超声探伤的具体分类
1按照探伤原理进行分类
超声波探伤按照探究原理可以分为:脉冲反射法、穿透法以及共振法三种。脉冲反射法的工作原理是采用超声波探头将脉冲发射到被检测物体中, 依据反射波的现实结果来分析被检测物体的缺陷情况。同时脉冲反射法又可以分为缺陷回波法、底波高度法以及多次底波法等。
2按照耦合的方式进行分类
按照耦合的方式可以将超声波探伤技术分为接触法、液浸法和非接触法。
3按照探伤的显示方法进行分类
按照探伤的显示方法可以将超声波探伤分为A型显示、B型显示以及C型显示三种类型。这三种探伤仪的显示现象会有所不同, A型显示只会显示被检测物体的缺陷深度;B型显示能够显示被检测物体内部的缺陷情况, 即物体内部缺陷的横断面形状, 这时示波器上的横轴表示探头在被检测物体上的位置, 纵轴表示被检测物体缺陷的深度。而探头在被检测物体上的移动情况跟示波管上扫描线的水平移动情况是一样的, 因此应该使用长余辉示波管, 确保检测的图像可以存留到荧光屏上, 并且还能确保探头的移动速度符合要求;C型显示探伤仪能够显示出被检测物体的内部缺陷的平面图像。
4按照智能方式进行分类
以上所讲到的探伤方法都是由人工进行操作的, 也被称作是人工探伤。还有一种叫做超声自动探伤, 它是指使用超声波在被检测物体或是探头的移动过程中, 自动检测物体的缺陷程度并将其缺陷结果显示出来。超声自动探伤主要用到的设备有带闸门装置的探伤仪、显示装置、探头以及夹持设备等。按照探头设置方式的不同还可以将其分为以下三种方式:一是直接接触方式, 这种方式适用于探伤速度不大, 并且被检测物体表面光滑的情况, 如轨道、无缝钢管等;二是局部水浸方式, 这种方式在超声波探伤检测中比较常用, 虽然还可以将其进行细化分类, 但是这些方式的工作原理都是一样的;三是全水浸方式, 这种方式适用于物体一些部位或是管类物体的精密探伤。
三、超声探伤技术在无损检测中的具体应用
1超声探伤技术在压力管道强度检测中的应用分析
超声探伤技术在压力管道的强度检测中有着较好的应用, 主要是通过压力管道的抗压强度以及超声波在压力管道内部的传播声速两者之间的相关性来进行检测的, 也就是说, 如果压力管道的弹性模量显示得越大, 那么压力管道的强度就会越高, 超声波在检测的时候就会有更快的传播速度。很多的实验结果表明, 我们可以采用非线性的数学模型进行建模分析上面所提到的压力管道的抗压强度和超声波在混凝土内部的传播声速两者之间的相关性, 这样就能够得到强度和声速两者之间的曲线关系, 进而更加直观形象地体现这两者之间的相关性。在采用超声探伤技术对压力管道的强度进行检测时, 首先应该把压力管道的模版侧面作为具体的检测面, 并以200mm×200mm为一个检测区域, 还必须要确保所有的检测物体上相邻的两个检测区域的之间的距离不能大于2m;同时还要确保检测面的平整度和整洁性, 还要给完好无损的层面做必要的干燥处理工作。在对压力管道强度的检测过程中, 还应该确保所有检测区域的相应辐射和接收换能器要在同一直线上, 以及被检测压力管道和换能器之间的有效耦合。最后, 就可以从所得的数据表格中查找计算出所检测压力管道的强度。
2超声探伤技术在压力容器厚度检测中的具体应用
在对压力容器的厚度检测中, 采用超声波探伤技术的工作原理为:超声波可以由一种固体介质反射到另一种固体介质中, 同时在这两种不同的固体介质表面发生反射和折射, 根据声阻抗率相差越大, 反射速度就越大, 反射信号就越强的的原理, 我们就能识别出来超声波的反射波, 从而检测出反射波所到达的准确时间, 再按照下列公式就能计算出压力容器的厚度:H=1/2√[ (CT) 2-L2], 式中:T为反射波的开始时间, C为超声波在压力容器内部的声速, L为两个换能器之间的距离。
3超声探伤技术在压力管道的裂缝检测中的具体应用
锅炉、压力管道的裂缝都会直接影响到锅炉以及压力管道的使用, 如果压力管道出现了一些缺陷, 必然会直接影响到管道的使用性能和使用年限, 因此可以采用超声探伤技术做好压力管道的裂缝检测工作, 从而确保压力管道的使用性能。超声探伤技术在压力管道裂缝中的检测原理为:首先应该找出没有缺陷的压力管道, 并计算出在距离为2a的压力管道中的超声波传播声速, 记为to, 再将超声换能器放置在距裂缝两侧均为a长度的位置, 并计算出此时的超声波的声速, 记为tc, 然后再按照下列公式来计算压力管道的裂缝长度:dc=a√[ (tc/to) 2-1]。
总之, 超声探伤技术在很多领域的无损检测中都有着较好的应用, 同时它在检测中的优势也很明显, 而随着我国经济技术的迅速发展, 超声探伤技术也在不断发展、创新, 并且超声探伤技术又有着多种不同的分类, 因此应该结合具体的检测物体或是检测结构, 合理选用有效的超声探伤技术进行检测, 从而提升检测结果的精准性, 进而有效提升我国的科学技术水平, 推动我国科学技术的快速、稳定发展。
摘要：随着我国社会的发展和进步, 当前我国的科学技术也取得了较好的发展, 超声探伤技术在各个领域的无损检测中都有着较为广泛的应用, 如建筑、机车、医疗、锅炉等领域, 本文主要分析了超声探伤技术在无损检测中的具体应用。
关键词：超声探伤技术,无损检测,应用
参考文献
[1]于四海.超声探伤技术在无损检测中的应用[J].中华民居, 2013 (12) :297-298.
[2]赵海燕, 落宝龙, 张雨生, 等.无损检测中超声探伤技术的应用[J].中国科技纵横, 2015 (7) :60-60, 62.
超声探伤技术在无损检测中的应用 篇10
无损检测(Nondestructive test,NDT)是指不破坏和损伤受检物体,对其性能、质量、有无内部缺陷进行检测的一种技术。无损检测技术是提高产品质量,促进技术进步不可缺少的手段,特别随着新材料、新技术的广泛应用,各种结构零件向高参量、大容量方向发展,不仅要提高缺陷检测的准确率和可靠性,而且要把传统的无损检测技术和现代信息技术相结合,实现无损检测的数字化、图像化、实时化、智能化[1]。
工业上常用的无损检测方法有五种:超声检测(UT)、射线探伤(RT)、渗透探查(PT)、磁粉检测(MT)和涡流检测(ET)。其中超声检测是利用超声波的透射和反射进行检测的。超声波可以穿透无线电波、光波无法穿过的物体,同时又能在两种特性阻抗不同的物质交界面上反射,当物体内部存在不均匀性时,会使超声波衰减改变,从而可区分物体内部的缺陷。因此,在超声检测中,发射器发射超声波的目的是超声波在物体遇到缺陷时,一部分声波会产生反射,发射和接收器可对反射波进行分析,精确地测出缺陷来,并显示出内部缺陷的位置和大小,测定材料厚度等。
超声检测作为一种重要的无损检测技术不仅具有穿透能力强、设备简单、使用条件和安全性好、检测范围广等根本性的优点外,而且其输出信号是以波形的方式体现。使得当前飞速发展的计算机信号处理、模式识别和人工智能等高新技术能被方便地应用于检测过程,从而提高检测的精确度和可靠性。
超声波无损探伤(NDI)是超声无损检测的一种发展与应用,其设备有:超声探伤仪、探头、藕合剂及标准试块等。其用途是检测铸件缩孔、气泡、焊接裂纹、夹渣、未熔合、未焊透等缺陷及厚度测定。
超声无损检测在最近几十年中得到了较大的进展,它已成为材料或结构的无损检测中常用的手段。由于超声检测可以在线进行、超声波对人体无害又不改变系统的运行状态,因此,在材料或结构的无损检测中得到了广泛的应用[2,3]。
1 超声探伤原理
超声探伤是无损检测的主要方法之一。它能非破坏性地探测材料性质及内部和表面缺陷(如裂纹、气泡、夹渣等)的大小、形成和分布情况,具有灵敏度高、穿透力强、检测速度快和设备简单、成本低等一系列特点。
1.1 基本原理
超声波探伤具有反射和透射两种方法。其中反射方法精确度较高。图1是脉冲回波探伤仪原理图。脉冲发射器通过探头将超声波短脉冲送入试件,当回波从试件的缺陷或边界返回时,通过信号处理系统,在示波器上加以显示,并将其幅度和传播时间显示出来。如果已知试件中的声速,则根据示波器上的读数所获得的脉冲间的传输时间即可获得缺陷的深度。
1.2 探伤分类
超声探伤方法很多,可以按不同的方式进行分类。现将几种常用的分类方法介绍如下。
(1) 按原理分类
按探伤原理分类可分为脉冲反射法、穿透法和共振法。脉冲反射法是一种利用超声波探头发射脉冲到被检测试块内,根据反射波的情况来检测试件缺陷的方法。脉冲反射法又包括缺陷回波法、底波高度法和多次底波法等[3]。
(2) 按耦合方式分类
按耦合方式分类如图2所示。
(3) 按探伤显示方法分类
按探伤显示方法分类可分为A型显示,B型显示与C型显示。其中A型显示只显示缺陷的深度;B型显示探伤仪,可显示工件内部缺陷的横断面形状, 此时示波器横坐标代表探头在工件面上的位置,纵坐标代表缺陷的深度。探头沿工件移动与示波管扫描线的水平移动是同步的,为使图象保留在荧光屏上,应选用长余辉示波管,且探头移动速度不能太快;C型显示探伤仪,可以显示工件内部缺陷的平面图形。
(4) 按智能方式分类
上述探伤方法如由人工操作,则为人工探伤。如使试样或探头移动,在它的移动中利用超声波自动地检测缺陷并予以显示或指示(喷色)的方式,称为超声自动探伤。自动探伤要有探伤仪(带闸门装置),显示装置,探头及其夹持机构。根据探头设置方式的不同还可大致分为如下几种探伤方式:直接接触方式,此方式只用在探伤速度不高且表面光滑的场合,如轨道、无缝钢管和轴等;局部水浸方式是超声探伤中最适用的方式,还可细分为其他方式,但原理是同样的;全水浸方式用于工件的某部分(如粘结层)或管类的精密探伤,当水槽机构设计成可以进行自动探伤的情况下,除去工件的装卸以外,探伤可以全部自动化,如果工件加工精度高,而且水槽内架设的探头夹持机构、移动架的精度也高,则探伤的精度也高[4]。
2 超声探伤技术在无损检测中的应用
2.1 机车检测方面的应用
2.1.1 在高速钢轨检测中的应用
我国铁路运营线路近七万公里,而且铁路正在向高速、重载的方向发展。超期服役的钢轨数量很大,线路上的钢轨在承担繁重的运输任务过程中,不免要产生各种肉眼能看见及看不见的损伤如侧磨、轨头压溃、剥离掉块、锈蚀、核伤、水平裂纹、垂直裂纹、周边裂纹等。
如图3所示,当被检钢轨内部有一个裂纹缺陷(或其他缺陷),将超声波探头放在被检钢轨的某一表面部位(该面称作探伤面、检测面),探头向被检钢轨发射超声波信号,超声波穿过界面进入被检钢轨内部,在遇到缺陷和两介质的界面时都会有反射,反射信号被探头接收后,通过探伤仪内部的电路转换,就可以把缺陷信号和底波信号形象地显示出来,如图4所示。根据超声波的声程推算,就可以轻易地将缺陷信号和底波信号区分开,然后通过超声波试块进行定标,就可以实现对钢轨缺陷的定位和定量[5]。
2.1.2 在车轮缺陷检测中的应用
轮对是车辆走行部中最重要的部件之一,对轨道车辆轮对的检测并准确地判断其缺陷位置一直是铁道运输部门非常重视的问题。该系统采用电磁超声探伤技术,实现轮对踏面的缺陷检测,包括:踏面剥离及剥离前期检测;踏面表面及近表面裂纹检测。
电磁超声探伤系统利用超声表面波的脉冲反射原理进行缺陷检测。当轮对沿钢轨运行到探头位置,轮对踏面接触探头的瞬间,EMAT(电磁超声探伤技术)在车轮踏面表面及近表面激发出电磁超声表面波脉冲,超声表面波将沿踏面表面及近表面圆周以很小的损耗传播。如图5所示,超声表面波在踏面双向传播(顺时针和逆时针),沿车轮表面及近表面传播1周后回到探头位置,EMAT探头检测到返回的超声表面波后形成第1次周期回波(图5中RT波);未衰减的超声波继续沿踏面传播,依次形成第2次、第3次周期回波,……,直到能量衰减到设备无法检测为 止。
当车轮踏面表面及近表面有裂纹或剥离等缺陷存在时,超声波在缺陷端面处一部分能量被反射,沿原传播路径返回并被探头检测到,形成缺陷回波(图6中E波);另一部分能量绕过缺陷端面继续传播,形成周期性回波(图6中RT波)。通过正常的周期回波(RT)与缺陷回波(E)的对比分析,可以定性分析当前轮对的踏面缺陷状况[6]。
2.1.3 在轮辋缺陷检测中的应用
随着我国铁路行车速度的提高,尤其是动车组的开行给行车安全提出新的考验,转向架关键部件如轮辋、车轴、轴承等局部位置承受更大的应力,要求检测过程速度加快、检测时间间隔变小、检测范围扩大,给铁路无损检测领域提出更高的技术要求。
根据轮辋缺陷裂纹的走向特点,将轮辋缺陷分为三类。
(1) 周向缺陷:
沿车轮踏面圆周方向并与踏面圆周方向平行;
(2) 径向缺陷:
方向垂直踏面,与车轮直径方向平行;
(3) 轴向缺陷:
轮辋内部与车轴方向平行。
在探伤实验中,通过在样板轮上打平底孔、刻槽的方式形成人工缺陷模拟轮辋的实际缺陷,平底孔的直径或刻槽的宽度与实际裂纹尺寸成当量关系,相控阵探头分别置于踏面(I)和轮缘内侧(II)进行扫查,样板轮工缺陷如图7所示,缺陷①为距轮缘顶端40 mm且垂直轮辋侧面Φ3 mm深30 mm的平底孔;缺陷②为距踏面10 mm垂直轮辋侧面Φ3 mm深30 mm的平底孔;缺陷③为距踏面50 mm垂直轮辋侧面Φ3 mm深90 mm的平底孔;缺陷④为轮辋与轮辐交接区域,朝踏面方向Φ3 mm、孔底距踏面40 mm的平底孔;缺陷⑤为轮缘根部靠踏面侧2 mm深周向刻槽,槽宽小于等于2 mm。根据超声检测脉冲回波反射的特点,周向缺陷采用纵波相控阵直探头从踏面进行扫查;径向缺陷采用纵波相控阵直探头在轮缘内侧面进行扫查;轴向缺陷采用纵波相控阵直探头、横波相控阵斜探头均能扫查到[7]。
2.2 建筑和土木方面的应用
2.2.1 超声在测定混凝土结构强度及厚度的应用
(1) 强度检测技术
超声波检测是利用混凝土的抗压强度与超声波在混凝土中的传播参数(声速)之间的相关性来检测混凝土强度的。混凝土的弹性模量越大,强度越高,超声波的传播速度越快。经试验,这种相关关系可以用非线性数学模型来拟合,即通过实验建立混凝土强度和声速的关系曲线。现场检测混凝土强度时,应该选择浇筑混凝土的模板侧面为测试面,一般以200 mm×200 mm的面积为一测区。每一试件上相邻测区间距不大于2 m。测试面应清洁平整,干燥无缺陷和无饰面层。每个测区内应在相对测试面上对应的辐射和接收换能器应在同一轴线上,测试时必须保持换能器与被测混凝土表面有良好的耦合,并利用黄油或凡士林等耦合剂,以减少声能的反射损失。按拟定的回归方程计算或查表取得对应测区的混凝土强度值。
(2) 声波反射法测量厚度
如图8所示,超声波从一种固体介质入射到另一种固体介质时,在两种不同固体的分界面上会产生波的反射和折射。声阻抗率相差越大,则反射系数也越大,反射信号就越强。所以只要能从直达波和反射波混杂的接收波中识别出反射波的叠加起始点,并测出反射波到时,就可以由式(1)计算混凝土的厚度:
式中:H为混凝土厚度;C为混凝土中声速;T为反射波走时;L为两换能器间距。由(1)式知,要准确得到厚度,关键是如何设法测得较准确的混凝土声速C和混凝土结构底面波反射声时T。当换能器固定时,L是一个常数[8]。
2.2.2 超声在桥梁混泥土裂缝检测中的应用
桥梁结构的使用性能及耐久年限,主要由设计、施工和所用材料的质量等诸多因素共同决定。由于设计、施工和材料可能存在某些缺陷,这些缺陷会使桥梁结构先天存在着某些薄弱之处;此外,桥梁在营运使用中又会受到不可避免的人为损伤及各种大自然侵蚀,带来后天病害。
如图9所示,先在与裂缝相邻的无缺陷混凝土利用评测法计算出超声波在测距为2a的混凝土中的声时t0;再将超声换能器置于裂缝两侧各为a的距离,计算出跨缝测试超声波的声时tc,计算裂缝深度dc公式为[9]:
2.3 焊接方面的应用
采用超声相控阵技术及B扫描实时成像技术,通过足够数量的探头排列和触发时间控制,并选用不同频率范围,可以实现嵌入式电阻丝电熔连接接头的检测。通过对比超声图像与接头实剖图,发现该方法能可靠地检出物体中的缺陷,并能较精确地确定缺陷位置和大小。在聚乙烯管道安装工程中的检测进一步验证了该技术的可靠性。
检测示意图如图10所示。超声相控阵检测结合B扫描技术可以判断检测截面上电阻丝的位置,从而可以判断由于管材和套筒配合过紧造成的电阻丝垂直方向的错位情况,从实剖图上得到验证如图11所示,比较超声成像图和实剖图可以看出,相控阵超声方法对金属丝有较好的分辨效果,连很微小的位移也能分辨出来,定位精度达0.5 mm。
超声相控阵技术及B扫描实时成像方法对聚乙烯管电熔接头各类缺陷有较好的检出能力。对大量含缺陷电熔接头进行检测和试验研究,对比超声成像图和实剖图,发现该方法对于聚乙烯电熔接头的各类缺陷均有较高的检测灵敏度和检出精度。通过城镇聚乙烯燃气管道安装工程检测实践,验证该技术能实现嵌入式电阻丝电熔连接接头的检测[10]。
3 结 语
现代意义的无损检测技术是随着各种科学技术的发展而发展起来的。超声检测作为无损检测的一种重要方法和热点研究,主要集中在研制适应性强、灵敏度高的探头;为判断缺陷性质而对各种缺陷数学模型的建立;缺陷的检出和信号分析技术;无损评价的量化研究以及拓展超声检测在其他领域的应用。它的优点是对平面型缺陷十分敏感,一经探伤便知结果,易于携带,多数超声探伤仪不必外接电源,穿透力强。局限性是藕合传感器要求被检表面光滑,难于探出细小裂缝,要有参考标准,为解释信号要求检验人员素质高。
超声检测技术未来将会向着以下几个方面发展:
(1) 向高精度、高分辨率方向发展。
(2) 高温条件下的测量明显增多,在线检测、动态检测增多。
(3) 在若干领域向超声无损评价发展,使得超声检测内容有了新的内涵。如超声检测技术与断裂力学相结合, 对重要构件进行剩余寿命评价; 超声检测技术与材料科学相结合,对材料进行物理评价。
(4) 在无损检测方面向定量化、图像化方向发展,超声检测系统将进一步数字化、图像化、自动化、智能化。
(5) 现代信息处理技术如数值分析法、神经网络技术、模糊技术、遗传算法、虚拟仪器技术将广泛应用于超声检测技术领域。
随着各种科学技术在超声检测及探伤中的不断深入应用,相信超声检测作为许多领域产品质量保证的重要手段之一必将得到更多的关注与提高。
摘要：随着社会的发展和科技的进步,超声探伤技术对超声检测技术的发展起到了至关重要的作用。为了了解超声探伤技术在无损检测中的应用,通过介绍超声探伤技术的基本原理,采用分类的方法,研究其在建筑、土木、焊接、机车等方面无损检测中的各种应用,得到如下结论,超声探伤存在一些优点,它能够提高检测精度,减少检测时间,因此,具有很好的发展前景。
关键词：超声探伤,无损检测,声波反射,脉冲
参考文献
[1]陈文革,魏劲松.超声无损检测的应用研究与发展[J].无损探伤,2001(4):1-3.
[2]吴朝晖.超声无损检测的应用与讨论[J].宁波工程学院学报,2005,17(2):22-24.
[3]姚来凤,冯益华,王丽.超声波及超声检测[J].山东轻工业学院学报,2007,21(2):67-73.
[4]于大安.超声检测技术讲座:第三讲超声波探伤[J].基础自动化,1996(3):13-15.
[5]胡金萍.超声波钢轨探伤仪的研制与开发[D].太原:中北大学,2007.
[6]高静涛,戴立新,王泽勇.轮对状态动态检测系统应用综述[J].铁道技术监督,2009,37(7):10-12.
[7]汪春晓,张洁,高晓蓉,等.超声相控阵技术在车轮轮辋探伤中的应用[J].中国铁路,2009(5):69-71.
[8]马振波,董建雄.超声波测定混凝土结构强度及厚度[J].工程地球物理学报,2005,2(6):437-441.
[9]马立学.超声综合法在桥梁无损检测中的应用研究[D].长春:吉林大学,2007.
探伤技术 篇11
关键词：道岔病害；探伤方法；整治措施
1 道岔部分常见病害
1.1 转辙器部分：道岔转辙器部分主要表现在基本轨顺坡终点接头外没有过渡的道岔平枕，道岔平枕与Ⅱ型、Ⅲ型枕直接过渡，道岔平枕与Ⅱ型、Ⅲ型枕之间存在高度差，在动态下弹性不一致，列车通过接头时产生的巨大冲击力不能均匀的传递给道床，造成接头高低空吊病害。
1.2 道岔曲尖轨起到使列车转向的作用，车轮进入曲尖轨时，由于运行方向的改变，车轮对曲尖轨产生横向冲击力，造成动能损失，形成侧磨或轧伤。
1.3 由于日常养护过程中对两个牵引点涉及的轨枕捣固密实度不够，基本轨在重力荷载作用下产生被动的扭曲和变形，久而久之钢轨表面会产生鱼鳞纹和作用边的肥边，鱼鳞伤不及时打磨
就会越来越深，造成基本轨的伤损，更换会造成原材料使用中的浪费。
1.4 辙叉是道岔的中心，由于其构造原因，列车通过是会产生振动，形成冲击力，又因为辙叉心道床不易捣固，则会造成辙叉心沉落，水平不良，加之辙叉存在有害空间，心轨尖端易于磨损，使辙叉心和翼轨产生垂直磨耗，而翼轨垂磨又增大了车轮对心轨的冲击，形成马鞍型心轨。
2 道岔部分的探伤方法
提速道岔的转辙部、辙岔部的探伤方法可分为用超声波探伤仪检查和手工检查。
2.1 超声波探伤仪探测检查方法
按钢轨探伤仪组合灵敏度标定方法进行探伤灵敏度的标定，并在探伤现场被测工件上进行修正，根据被探轨型调整轨型开关。
2.1.1 用钢轨探伤仪检查尖轨时，将37度探头、0度探头在轨腰宽度的顶面上分成3个区域，进行左、中、右的往复探测，才能扫查到整个轨腰的宽度，保证尖轨轨腰缺陷的检出。
2.1.2 用钢轨探伤仪探测检查提速道岔长心轨顶面50毫米及以上宽度部分。探测轨头采用K2.5斜探头用一次波直射的方法进行扫查。根据轨头核伤与轨头纵向约呈80度角的发生规律，用探头架上的万向圆环进行探头角度的调整，将探头架横向移动，对轨头进行往复的探测，完成对满轨头覆盖的检查。
2.1.3 对轨腰的探测检查采用K0.75或K0.8的探头，对长心轨和短心轨顶面宽度50毫米及以上的部分进行探测检查。针对轨腰宽度调整探头架在轨面的横向位置，进行往复两次的加密探测，以发现轨头至轨底轨腰投影范围内的斜裂纹和螺孔象限裂纹、轨底横向裂纹等缺陷。
2.1.4 用0度探头对长心轨和短心轨顶面宽度50毫米及以上的轨腰部分进行探测检查。针对轨腰宽度调整探头架在轨面上的横向位置，进行往复两次的加密探测。以发现轨头至轨底轨腰投影范围内的水平裂纹和纵向劈裂等缺陷。
2.2 通用探伤仪探测检查方法
由于提速道岔可动心轨顶面宽度50毫米及以下部分和翼轨的模锻变形部位用钢轨探伤仪常规的探伤方法难以探测，因此，采用通用探伤仪进行探测检查。
使用CTS-9003型超声波探伤仪。将测距校正为350毫米（因长心轨尖端轨底部的移动拉杆固定铁的凸出部分轨底至轨顶的高度为225毫米）。用GTS—60C试块和CSK—1A试块进行校正和综合灵敏度测试并在现场进行修正。
2.2.1 提速道岔长心轨尖端向后至600毫米范圍内的探测
提速道岔长心轨尖端向后至600毫米范围内的轨头用K2.5单探头进行扫查。调整仪器输入探头K值“单、双”输入置于“单”。该部位探测面窄且呈凸面探头与轨面耦合状态不良。因此，选择黏度大一些的凡士林、黄油等做耦合剂。选择接触面小的窄探头。将探测面打磨干净，加耦合剂，手持探头用力均匀，在轨面上与心轨纵向平行做前后移动扫查。然后做偏斜5度至10度的扫查，以确保轨头各种趋向缺陷的检出。
在对该部位探伤时应特别注意轨底与滑床板磨擦严重的划痕产生的反射回波，当划痕产生的回波有一定的移动量时则有可能产生轨底向上的横向裂纹。
2.2.2 提速道岔模锻辙岔翼轨变形部位的探测检查
提速道岔模锻变形辙岔翼轨部分，长心轨尖端向后至800毫米对应处，是道岔的薄弱部位伤损的多发处所。但因其形状复杂加之遮挡部位较多检测难度较大。
用K2.5单探头对模锻变形辙岔翼轨的轨头部位进行扫查。辙岔翼轨顶面为探测面，将其打磨干净，加耦合剂机油。由于该部位轨头宽度为90毫米，可选用较大晶片探头。
用K0.8单探头对辙岔翼轨的轨头至轨底轨腰投影范围内的部位进行扫查。调整仪器输入探头K值。将辙岔翼轨轨面打磨干净，加耦合剂机油。
用0度探头对辙岔翼轨的轨头至轨底轨腰投影范围内的部位进行探伤扫查。调整仪器输入探头的标称值。将轨面打磨干净，加耦合剂机油。
2.3 手工检查
由于提速道岔转折部分的心轨和翼轨各为分部又相互连接，形状复杂并且相互遮挡，不易观察的部位较多。因此，在检查长心轨移动拉杆的翼轨固定扣板等范围内伤损时，应用手工检查方法进行配合检查。
检查工具：手工检查锤、小镜（反光用）、放大镜、活扳手、手电筒。
检查方法：手工检查方法应遵循一看、二敲、三照、四卸的作业要领。
3 道岔病害的整治措施
3.1 尖轨病害整治
要想降低曲尖轨的伤损，就要减少列车动能损失，减少列车对曲尖轨的横向冲击力。必须采取措施减小轮轨游间。影响轮轨游间的因素有车辆和轨道两个方面。
3.1.1 机车车辆在运行一段时间后，车轮轮缘必然会发生磨耗增大轮轨游间，因此建议车辆检修时要加强对车轮轮缘的检查和维修。
3.1.2 曲尖轨是有多机牵引的，各牵引点间曲率变化不平顺也会导致轮轨游间增大，因此，要定期对曲尖轨进行检测，发现伤损、不平顺及时打磨整正，超限时要进行更换。
3.2 导曲线病害整治
在速度和轴重一定时，要想减小列车进入导曲部分轮轨之间的相互作用力，需要从车辆和钢轨两方面考虑。经常对车轮进行检查，减少车轮缺陷和伤损；同时尽量减少线路上的病害，可以通过在各支距点处，加装支距杆，保持总支距符合标准；也可在导曲线设置超高，将尖轨跟端6mm构造高度延伸至导曲线全长，这样既减小了轮轨之间的相互作用力，又减小了车轮与钢轨的摩擦力。统计表明，导曲线未设超高每年的侧磨耗会达到5-6mm，按上述方法设置超高每年的侧磨耗只有1-2mm。
3.3 道岔接头病害整治
荷载作用下钢轨接头处挠曲不是连续曲线，而是折线，轨缝越大，接头处的垂直加速度越大，造成轮轨之间的相互作用力就越大。道岔接头病害要从以下三个方面进行整治。
3.3.1 目前大多数道岔使用的是高强接头螺栓，在列车的冲击荷载作用下，易出现松动。要定期对螺栓的扭矩进行检查和复紧，保持接头在规定扭矩以上，防止因螺栓扭矩不足造成接头轨缝拉大。
3.3.2 及时对轨端肥边、掉块、擦伤进行打磨和焊补。加强对道岔接头进行检查，适时打磨轨端肥边。对于深度大于4mm的掉块、剥落要进行钢轨打磨。以减少由于轨面不平顺引起的道岔变形加剧、道床变形等次生病害。
3.3.3 在列车反复冲击荷载作用下，接头处道床容易板结合，从而降低了道床的承载能力。因此要加强接頭处捣固，同时要保持道碴的级配和颗粒形状，以及道床均匀饱满，提高接头部位道床抵抗变形的能力，提高道岔稳定性。
3.4 辙叉病害整治
3.4.1 加强对辙叉心道床的捣固，消灭暗坑、明吊板，以减弱列车对辙叉的冲击力。
3.4.2 保持查照间隔和护背距离在规定的范围内，减弱车辆轮对对护轨的冲击。
3.4.3 对心轨的肥边、磨耗及时打磨焊补。
3.4.4 辙叉直侧向通过列车不均的道岔，要加强辙叉部分的加固工作。
4 结束语
探伤技术 篇12
超声波探伤的主要特性:
1、超声波在介质中传播时, 在不同质界面上具有反射的特性, 如遇到缺陷, 缺陷的尺寸等于或大于超声波波长时, 则超声波在缺陷上反射回来, 探伤仪可将反射波显示出来;如缺陷的尺寸甚至小于波长时, 声波将绕过射线而不能反射;
2、波声的方向性好, 频率越高, 方向性越好, 以很窄的波束向介质中辐射, 易于确定缺陷的位置。
3、超声波的传播能量大, 如频率为1MHZ (100赫兹) 的超生波所传播的能量, 相当于振幅相同而频率为1000HZ (赫兹) 的声波的100万倍。
4、超生波探伤板厚14毫米的焊缝时, 距离波幅曲线上三条主要曲线:测长线Ф1х6-12d B、定量线Ф1х6-6d B、判度线Ф1х6+2d B。
5、当超声波的扩散传播距离增加, 波束截面愈来愈大, 单位面积上的能量减少。或者当材质衰减一是介质粘滞性引起的吸收;二是介质界面杂乱反射引起的散射时超生波在介质中传播时将会引起衰减。
6、在一个钢工件中存在一个缺陷, 由于这个缺陷的存在, 造成了缺陷和钢材料之间形成了一个不同介质之间的交界面, 交界面之间的声阻抗不同, 当发射的超声波遇到这个界面之后, 就会发生反射, 反射回来的能量又被探头接受到, 在显示屏幕中横坐标的一定的位置就会显示出来一个反射波的波形, 横坐标的这个位置就是缺陷在被检测材料中的深度。这个反射波的高度和形状因不同的缺陷。
超声波探伤的测量方法:
端点6d B d rop technique测长扫查过程中缺陷反射波有很多个高点时, 探头沿着缺陷方向左右移动找到缺陷两端的最大反射波, 分别以这两个端点反射波高为基准, 继续向左、右移动探头, 当端点反射波高降低一半 (或6d B) 时, 探头中心线之间的距离即为缺陷指示长度。
绝对灵敏度侧长法absoulte sensitivity technique
测试指标:
1、在在达到所探工件的最大检测声程时, 其有效灵敏度余量应不小于10d B。
2、仪器和探头的组合频率与公称频率误差不得大于±10%。
3、仪器和探头的系统性能应按JB/T9214—1999和JB/T10062—1999的规定进行测试。
超声波探伤的基本原理以及与X射线探伤、磁粉探伤相比较的优势:
超声波探伤是利用超声能透入金属材料的深处, 并由一截面进入另一截面时, 在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法, 当超声波束自零件表面由探头通至金属内部, 遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波来, 在萤光屏上形成脉冲波形, 根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。
超声波探伤比X射线探伤具有较高的探伤灵敏度、周期短、成本低、灵活方便、效率高, 对人体无害等优点;缺点是对工作表面要求平滑、要求富有经验的检验人员才能辨别缺陷种类、对缺陷没有直观性;超声波探伤适合于厚度较大的零件检验。
由于铁磁性材料的磁率远大于非铁磁材料的导磁率, 根据工件被磁化后的磁通密度B=μH来分析, 在工件的单位面积上穿过B根磁线, 而在缺陷区域的单位面积上不能容许B根磁力线通过, 就迫使一部分磁力线挤到缺陷下面的材料里, 其它磁力线不得不被迫逸出工件表面以外出形成漏磁, 磁粉将被这样所引起的漏磁所吸引。
磁粉探伤设备简单、操作容易、检验迅速、具有较高的探伤灵敏度, 可用来发现铁磁材料镍、钴及其合金、碳素钢及某些合金钢的表面或近表面的缺陷;它适于薄壁件或焊缝表面裂纹的检验, 也能显露出一定深度和大小的未焊透缺陷;但难于发现气孔、夹碴及隐藏在焊缝深处的缺陷。
超声波探伤中焊缝缺陷的分类:
1、在焊缝超声波探伤中一般把焊缝中的缺陷分成三类:
(1) 点状缺陷:长度小于10mm一般不测长, 小于10mm的缺陷按5mm计。
(2) 线状缺陷:长度大于10mm的。
(3) 面状缺陷:长度大于10mm高度大于3mm。
当局部无损探伤检查的焊缝中发现有不允许的缺陷时, 应在缺陷的延长方向或可疑部位作补充射线探伤。补充检查后对焊缝质量仍然有怀疑对该焊缝应全部探伤。
教育战线
以上就是笔者对于压力容器金属探伤的若干问题简析, 拙劣之处, 还望海涵。
摘要：在压力容器金属检验方面最先进的金属检测办法是无损探伤。本文中, 笔者就金属探伤上的若干问题, 加以己见, 不足之处, 望读者不吝赐教。
关键词：压力容器金属,检验,无损探伤,超声波探伤
参考文献
[1]《传感器原理及工程应用》, 西安电子科技大学出版社。
[2]《超声学》, 北京科技出版社。