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無損檢測實(shí)驗(yàn)｜環(huán)陣相控陣探頭螺栓檢測
環(huán)陣相控陣
探頭螺栓檢測
◆ 讓社會(huì)生產(chǎn)更安全，更可靠，更高效 ◆
螺栓的作用？
螺栓：機(jī)械零件，配用螺母的圓柱形帶螺紋的緊固件。由頭部和螺桿（帶有外螺紋的圓柱體）兩部分組成的一類緊固件，需與螺母配合，用于緊固連接兩個(gè)帶有通孔的零件。這種連接形式稱螺栓連接。如把螺母從螺栓上旋下，又可以使這兩個(gè)零件分開，故螺栓連接是屬于可拆卸連接。
在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域大量使用螺栓進(jìn)行緊固連接，包括橋梁、風(fēng)電、高鐵等許多關(guān)鍵部件的連接。其中還有一些是帶中心孔的螺栓，而這些帶中心孔的螺栓檢測成為螺栓檢測中的難題。
螺栓在整個(gè)社會(huì)生產(chǎn)中起到非常重要的作用，應(yīng)用于各行各業(yè)，所以螺栓的檢測也是社會(huì)生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)。
本課題嘗試通過環(huán)陣相控陣探頭對(duì)螺栓進(jìn)行裂紋檢測，從而解決了中心孔對(duì)檢測的影響。
1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>
通過本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證環(huán)陣相控陣探頭是否能夠檢測螺栓類零件中的缺陷。
2 實(shí)驗(yàn)方法
主機(jī)：Omniscan X3Main Frame: Omniscan X3
探頭：5D26-12-64Probe: 5D26-12-64
試塊：螺栓試塊帶刻槽缺陷，刻槽位置為距螺帽表面 20mm（在螺帽與螺桿交界處），80mm，140mm，刻槽深度 1mm。
3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
3.1 使用環(huán)陣探頭+相控陣線掃的檢測結(jié)果
先看激發(fā) 8 個(gè)晶片的檢測結(jié)果，其中 20mm 處螺帽與螺桿交界處的刻槽缺陷檢測結(jié)果如下。
缺陷深度: 21.89mm。
80mm 處的刻槽缺陷檢測結(jié)果如下，缺陷位置深度 78.89mm。
140mm 處的刻槽缺陷檢測結(jié)果如下，缺陷位置深度 138.17mm。
其他條件不變，改變一次激發(fā)晶片數(shù)量至 4 個(gè)晶片的檢測結(jié)果如下，較淺的 20mm 和 80mm缺陷較清晰，但 140mm 處的缺陷信號(hào)比較弱。
改變一次激發(fā)晶片數(shù)量至2個(gè)晶片的檢測結(jié)果如下，此時(shí)幾乎無法發(fā)現(xiàn)140mm處的缺陷信號(hào)。
而如果增加一次激發(fā)晶片數(shù)量至 16 個(gè)晶片的檢測結(jié)果如下，140mm 處的缺陷信號(hào)更加清晰，但由于晶片環(huán)形排列，16 晶片跨越的弧度較大，無法有效形成聚焦，因而信號(hào)被拉長放大。這與線陣探頭的信號(hào)成像規(guī)律剛好相反。
如果增加一次激發(fā)晶片數(shù)量至 32 個(gè)晶片的檢測結(jié)果如下，此時(shí)由于 32 晶片跨越了一半的晶片寬度，也就是整個(gè)半個(gè)圓弧的晶片都被激發(fā)，此時(shí)由于這 32 個(gè)晶片不在一條水平線上直線排列，而是半圓弧型排列，聲束無法聚焦，信號(hào)變形嚴(yán)重，也幾乎無法發(fā)現(xiàn) 140mm 處的缺陷信號(hào)。
4 實(shí)驗(yàn)小結(jié)
1.檢測結(jié)果
由上面的線掃檢測結(jié)果可知，當(dāng)使用 8 個(gè)晶片進(jìn)行螺栓檢測時(shí)可以得到相對(duì)更好的檢測結(jié)果，而使用更少的晶片激發(fā)時(shí)，由于激發(fā)晶片過少，聲束穿透能力降低，檢測更深的缺陷的能力變?nèi)?；而使用更多的晶片激發(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)被拉長放大。
2.使用全聚焦的檢測結(jié)果
使用全聚焦技術(shù)同樣可以發(fā)現(xiàn)這些刻槽缺陷，且深度和位置與實(shí)際一致，缺陷信噪比較好。
但由于該試塊是不帶中心孔的螺栓試塊，所以需要考慮如果檢測帶中心孔的試塊可能對(duì)全聚焦聲束合成造成的影響。
2.使用線陣探頭扇掃的檢測結(jié)果
使用全聚焦技術(shù)同樣可以發(fā)現(xiàn)這些刻槽缺使用線陣探頭，并使用扇掃同樣可以發(fā)現(xiàn)這些缺陷，但如果要發(fā)現(xiàn) 20mm 位置的螺帽與螺桿交界處的刻槽，則需要使用楔塊以增大進(jìn)入螺栓的入射角，且該刻槽缺陷與螺帽的邊緣底面信號(hào)很接近，比較難分辨。
如果想檢測 80mm 和 140mm 位置的缺陷，則需要使用不帶楔塊的方式，以避免由于楔塊的固有回波影響檢測結(jié)果。
5 實(shí)驗(yàn)總結(jié)
1 檢測方法比較
（1） 使用環(huán)陣探頭+線掃方式，可以有效檢測出試塊上的缺陷。針對(duì)此環(huán)陣探頭，使用 8個(gè)晶片激發(fā)可以得到*化的檢測效果。
（2） 使用環(huán)陣探頭+全聚焦方式，同樣可以有效檢測出試塊上的缺陷，且其信噪比較高。
（3） 使用線陣探頭+扇掃方式，可以檢測出試塊上的三個(gè)缺陷，但對(duì)于 20mm 位置的缺陷 需要使用楔塊，而對(duì)于 80mm 和 140mm 的缺陷需要卸掉楔塊，也就是說需要二次檢測。同時(shí)需要旋轉(zhuǎn)探頭以覆蓋 360°方向上的所有缺陷。
2.環(huán)陣探頭相比于線陣探頭的優(yōu)勢：
（1） 環(huán)陣探頭無需旋轉(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增大偏轉(zhuǎn)角度才能發(fā)現(xiàn)此處的缺陷。
（3） 環(huán)陣探頭可以檢測中間帶孔的螺栓，而線陣探頭檢測中間帶孔的螺栓信號(hào)會(huì)受到阻擋，而導(dǎo)致不可檢。
6 產(chǎn)品特點(diǎn)
2.OmniScan X3全聚焦相控陣
OmniScan X3探傷儀所提供的功能有助于用戶高效地完成檢測工作。這些功能可以在以下應(yīng)用中大顯身手：焊縫檢測、管線和管道的檢測、耐腐蝕合金的檢測、腐蝕成像、高溫氫致缺陷（HTHA）的檢測、初期裂紋的探測、復(fù)合材料的檢測和缺陷成像。
主要特性：
顯示超微細(xì)節(jié)的TFM（全聚焦方式圖像 ，全聚焦方式（TFM）包絡(luò)處理功能，高達(dá)1024X1024的網(wǎng)絡(luò)分辨率。
探測到早期的高溫氫致（HTHA）缺陷
提前確認(rèn)覆蓋區(qū)域可以最多顯示4個(gè)不同角度的TFM模式圖像，便于解讀缺陷和定量缺陷
提升效率和創(chuàng)新特性，單獨(dú)的衍射時(shí)差（TOFD）菜單，800%的高波福范圍，減少了重 新掃描的需要
與現(xiàn)有文件和設(shè)置相兼容
迅速地投入到檢測工作中
具備應(yīng)對(duì)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)的能力，最大25GB的 文件容量
符合IP65評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，防雨防塵