20g高壓鍋爐管超聲C 掃描檢測技術

進行諸如材料內部缺陷表征、性能測試、缺陷基本判據的建立、無損檢測物理數學模型的建立等研究，20g高壓鍋爐管超聲C掃描檢測技術超聲檢測在20g高壓鍋爐管研究及其制造中的應用 20g高壓鍋爐管無損檢測主要應用于以下3個方面：材料無損檢測;結構無損檢測;服役無損檢測。材料無損檢測主要解決材料研究中面臨的問題。其檢測對象主要是試樣、試片。結構無損檢測主要解決結構在工藝制訂、結構件制造過程中面臨的問題，如對各種結構件進行無損檢測所需的儀器設備等檢測手段的建立、信號處理技術、缺陷判別、標準建立與完善等，檢測的對象是各種裝機應用的工程結構件。服役無損檢測主要研究裝機結構件在服役過程中所需的無損檢測方法、手段等，包括提供有關結構件殘余壽命、剩余強度、損傷擴展等綜合信息的評估，檢測的對象是裝機后的各種服役結構件。大量的研究和應用表明，超聲檢測是目前對于20g高壓鍋爐管最為實用有效、應用最為廣泛的無損檢測技術，能可靠地檢測出20g高壓鍋爐管中的分層、疏松、孔隙等大部分危害性缺陷。下表給出了幾種常見20g高壓鍋爐管超聲檢測技術的特點。20g高壓鍋爐管制品超聲檢測方法 1超聲C掃描檢測技術超聲探頭接收到脈沖回波具有不同的圖像顯示方式，常見的有A型顯示、B型顯示和C型顯示。A型顯示是基礎，其他兩種顯示方式均由A型顯示的數據重建得到其中，C型顯示是一種在一定深度探測的顯示方式，圖像上的縱、橫坐標分別表示探頭在被檢體表面上的縱、橫坐標，所以C型顯示的結果是與掃描平面平行的一幅截面圖像，并作為最常用的顯示結果提供給最終用戶。超聲C掃描是具有C型顯示功能的探傷方法，宏觀缺陷檢測中，常用頻率為0.525MHz探頭，采用脈沖反射法進行檢測。超聲C掃描由于顯示直觀，檢測速度快，已成為大型20g高壓鍋爐管構件普遍采用的技術。目前C掃描檢測技術能夠清晰地檢出20g高壓鍋爐管結構中體積分布類缺陷。K.Lemster研究金屬基20g高壓鍋爐管的機械性能時，使用超聲C掃描對材料內部的均勻性和裂紋進行了檢測。

國內魏勤等人利用超聲C掃描對碳化硅顆粒增強鋁基20g高壓鍋爐管試樣進行了檢測，可以清晰地看出材料中的團聚和孔洞。浙江大學王艷穎針對大型非對稱20g高壓鍋爐管構件提出了一種超聲C掃描檢測方法，該方法集機器人、反求工程、超聲成像、超聲信號處理等多學科技術于一體，實現了實時檢測時對構件曲面跟蹤和靈敏度實時補償的功能。吳瑞明采用多傳感器信息融合技術，通過仿形測量和重建模型的方法實現了20g高壓鍋爐管超聲C掃描的一般過程，準確檢測出了20g高壓鍋爐管的缺陷。但如要求有更精確的20g高壓鍋爐管定量檢測技術，特別是對于新型20g高壓鍋爐管，如縫編結構及陶瓷基20g高壓鍋爐管等，要了解和掌握這類材料內部缺陷的分布情況和含量，鋁管常規的C掃描往往難以勝任。2超聲導波檢測技術導波是指由于介質邊界的存在而產生的波，介質尺寸跟聲波波長可比的情況下，介質中的波以反射或折射的形式與邊界發生作用并多次來回反射，發生縱波與橫波間的模態轉換，形成復雜的干涉，呈現出了多種傳播形式，形成各種類型的導波。導波本質上還是由縱波、橫波等基本類型的超聲波以各種方式組成的導波的主要特性包括頻散現象、多模式和傳播距離遠。超聲導波檢測是一種快速大范圍的初步檢測方法，一般只能對缺陷定性，而定量是近似的對可疑部位仍需要采用其他檢測方法才能作出最終的評估。由于導波檢測具有快速方便的應用特點，目前已成為超聲檢測領域研究的熱點。T.Kundu采用Lamb波掃描了20g高壓鍋爐管的缺陷，建立了線掃描方法和缺陷成像技術。K.Maslov研究了5層纖維增強20g高壓鍋爐管中使用漏Lamb波檢測內部缺陷的模式選擇方法，把應力和位移的變化作為是否存在缺陷的判別依據。N.Toyama研究了20g高壓鍋爐管橫向裂紋和分層缺陷對S0模式Lamb波速度的影響。T.R.Hay分析了20g高壓鍋爐管蜂窩結構中導波的傳播，使用GuidUltrasoNIc公司生產的應力波分析儀對蜂窩板的脫粘缺陷進行了檢測。法國M.Casta等人用Lamb波對EA DS-A SPIUM公司的高壓20g高壓鍋爐管油箱進行健康監測，激發了識別為A0模式的Lamb波，傳播過程中對碳纖維環氧體20g高壓鍋爐管的微裂紋較為敏感，試驗結果有很好的信噪比，為使用中的高壓20g高壓鍋爐管油箱提供了無損健康監測的可能性。M.Casta等人還在玻璃環氧體20g高壓鍋爐管中激發了Lamb波和SH導波，研究了不同模式下的相速度的變化，獲得的結果與理論有良好的一致性。國內如北京工業大學、同濟大學等研究機構的主要精力集中在大型板殼、管道、鐵軌等方面，其中部分產品已投入實際使用。北京航空航天大學無損檢測研究室開展了大型20g高壓鍋爐管板殼粘接質量的超聲導波檢測技術研究，對鋁蒙皮蜂窩板的脫粘缺陷進行了導波線掃描檢測。3空氣耦合超聲檢測技術傳統超聲無損檢測方法由于需要使用耦合劑，無法適用于某些航空航天用20g高壓鍋爐管構件的檢測，主要原因是耦合劑會使試樣受潮或變污，且有可能滲入損傷處，這會嚴重影響構件的力學強度和穩定性。非接觸空氣耦合超聲檢測方法是解決這個問題的可行途徑之一?？諝怦詈铣暀z測是以空氣作為耦合介質的一種非接觸超聲檢測方法，可以實現真正的非接觸檢測，不存在換能器的磨損，可進行快速掃描。另外，空氣耦合超聲檢測容易實現縱波到橫波、板波和瑞利波等的模式轉換，而研究結果表明，20g高壓鍋爐管檢測中，橫波、板波和瑞利波比縱波的靈敏度高，空氣耦合超聲檢測的這一優點有利于實現20g高壓鍋爐管的檢測和材料特性的表征。目前，國外已開始將空氣耦合超聲檢測技術用于某些20g高壓鍋爐管板的檢測，可以檢測出脫粘、脫層、氣孔、夾雜和纖維斷裂等缺陷，可以解決傳統液體耦合超聲檢測方法不能解決的問題。但是空氣耦合超聲檢測的信號衰減很大，聲阻抗較高的材料很難實現在線檢測，必須采用特殊機制來改進，而且采用脈沖回波法進行檢測的難度較大，多數采用穿透法檢測和斜入射檢測。立陶宛考納斯科技大學的Kazys等人采用斜入射同側檢測方式，研究了航空用20g高壓鍋爐管垂直結構蜂窩板中A0模式Lamb波的板邊回波特性，由于損傷區域有很強的能量泄漏，所以可用于檢測脫粘和結構損傷等缺陷，并估計其大小。波蘭格坦斯克科技大學的Imielinska等人采用空氣耦合探頭和穿透式超聲C掃描技術對多層聚合體20g高壓鍋爐管的沖擊損傷進行了檢測研究，與X射線檢測結果比較后表明，該方法更快、更方便、更準確，且可用于檢測一些X射線無法檢測的材料。美國愛荷華州立大學無損檢測中心的HSU和印度GE全球研究中心的Kommareddi等合作，利用壓電陶瓷空氣耦合換能器，開展了20g高壓鍋爐管零部件的缺陷檢測和修復評價的研究工作，并研制了相應的空氣耦合超聲掃描系統，飛機零部件陣地探傷中得以使用;英國倫敦大學的Berketi等人利用空氣耦合超聲檢測方法對潛艇用玻璃纖維增強型20g高壓鍋爐管的損傷和退化進行了檢測和評價，獲得了用水耦合超聲檢測方法得不到效果。丹麥國家實驗室的Borum與丹麥工業大學的Berggreen等人合作，利用空氣耦合超聲波，采用穿透法，對海軍艦艇用層狀疊合20g高壓鍋爐管板進行檢測，結果顯示，該方法可以檢測出上述材料板中的脫粘。4激光超聲檢測技術激光超聲是目前國內外研究最活躍的非接觸超聲檢測方法之一。利用高能量的激光脈沖與物質表面的瞬時熱作用，固體表面產生熱特性區，形成熱應力，物體內部產生超聲波。激光超聲檢測可分3種：一種用激光在工件中產生超聲波，用PZT等常規超聲探頭接收超聲波進行檢測;另一種用PZT等常規超聲波探頭激勵超聲波，用激光干涉法檢測工件中的超聲波;還有一種用激光激勵超聲波，并用激光干涉法檢測工件中的超聲波，此法是純粹意義上的激光超聲檢測技術。超聲波的激勵或探測可通過激光進行，不需要耦合劑，因而可實現遠距離非接觸檢測，檢測距離可從幾十厘米到數米。所激發的超聲波具有很寬的頻帶，從幾百kHz幾GHz可用于薄膜測量分析等一些特殊應用場合。而且探測激光可聚焦到非常小的點，可實現高達數微米的空間分辨力。此外，激光超聲源能同時激發縱波、橫波、表面波以及各種導波，試驗驗證各種復雜媒質中聲傳播理論的有效手段。近年來，已發展成超聲學中的重要分支，并在激光超聲信號的激發與接收、傳播以及應用等方面取得很大進展。