傳感器觸頭罩的渦流檢測(cè)

宋樹波,王 斌,王海波,馬文進(jìn)

(1.吉林化工學(xué)院,吉林 132022;2.吉林亞新工程檢測(cè)有限責(zé)任公司,吉林 132021;3.吉林524廠檢測(cè)中心,吉林 132022)

吉林524廠生產(chǎn)的某導(dǎo)彈傳感裝置中的工件觸頭罩,材質(zhì)為白銅,因制造工藝等原因在罩的根部產(chǎn)生裂紋(圖1)。已經(jīng)裝配且不可拆的工件觸頭罩采用射線等方法檢測(cè)效果很不理想。分析后決定采用渦流檢測(cè)方法。

圖1 根部產(chǎn)生裂紋的觸頭罩

1 檢測(cè)方法

1.1 對(duì)比試樣制作

用于制作對(duì)比試樣的試件與被探傷工件的公稱尺寸相同,化學(xué)成分、表面狀況及熱處理狀態(tài)相似,即有相似的電磁特性。參照GB/T 5248—2008《銅及銅合金無縫管渦流探傷方法》,對(duì)比試樣材質(zhì)為白銅,在根部開有一處環(huán)向裂紋1,其深0.1 mm×寬0.1 mm×長(zhǎng) 3 mm;另一處環(huán)向裂紋 2,其深0.25 mm×寬 0.1 mm×長(zhǎng) 5 mm;根部直徑為12 mm,壁厚3.5 mm,根部圓角為R5,如圖2所示。

1.2 傳感器的設(shè)計(jì)與制作

渦流傳感器的性能指標(biāo)很多,需滿足的主要性能有檢測(cè)靈敏度足夠高,能有效地消除干擾及對(duì)缺陷信息反映的線性范圍大等[1]。為此,可根據(jù)實(shí)際被檢測(cè)管的內(nèi)外徑、壁厚及材料要求來選擇線圈的尺寸和參數(shù)。因要檢測(cè)的根部空間很小,間隙只有4.5 mm,所以制作的傳感器外徑只有3mm,而且尾部用彈性支撐桿。

圖2 對(duì)比試樣

圖3是所制作的傳感器結(jié)構(gòu)圖,檢測(cè)線圈匝數(shù)取為20匝,線圈直徑取為0.10mm。

圖3 檢測(cè)傳感器

對(duì)所制作的傳感器在對(duì)比試件上測(cè)試,完全達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。信號(hào)波形非常清晰,完全可在工程實(shí)際中應(yīng)用。

1.3 最佳激勵(lì)頻率的選擇

多頻渦流檢測(cè)的主、副頻率互相獨(dú)立可調(diào),再加上主頻率與副頻率的匹配問題,頻率選擇很復(fù)雜,檢測(cè)時(shí)要保證被檢缺陷的整個(gè)區(qū)域內(nèi)有渦流流動(dòng),缺陷信號(hào)與其它信號(hào)之間要有足夠的相位差以便進(jìn)行相位鑒別。經(jīng)分析試驗(yàn)決定,以有足夠的相位差為主,配合考慮探頭速度的影響來平衡提高靈敏度和滲透深度之間的最佳關(guān)系,這樣缺陷信號(hào)對(duì)激勵(lì)信號(hào)起調(diào)制作用,形成完整的調(diào)制波形,調(diào)制信號(hào)的周期比激勵(lì)信號(hào)大得多。

渦流檢測(cè)所用的頻率范圍為200 Hz～6 MHz或更大。若只是檢測(cè)工件的表面裂紋,則采用兆赫茲級(jí)頻率。如果檢測(cè)速度達(dá)到每秒數(shù)米時(shí),必須考慮速度對(duì)檢測(cè)頻率的影響,因?yàn)闄z測(cè)速度高時(shí),缺陷信號(hào)的波數(shù)相應(yīng)減少,這時(shí)必須提高檢測(cè)頻率,以免漏檢[2]。經(jīng)試驗(yàn),檢測(cè)頻率為950 kHz時(shí)效果最佳。

2 檢測(cè)結(jié)果及分析

2.1 對(duì)比試樣測(cè)試試驗(yàn)結(jié)果

試件上無缺陷的部位只產(chǎn)生提離信號(hào),有缺陷部位的缺陷波形在相位及幅值上都可清晰辨出,如圖4～6所示。

2.2 實(shí)際工件檢測(cè)結(jié)果分析

采用ET-255型渦流檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)主頻率選擇950 kHz,副頻選擇430 kHz,相位選擇0°,增益選擇10 dB。圖7所示為在不同工件中出現(xiàn)的缺陷信號(hào),出現(xiàn)的幅值大的波形顯示裂紋已經(jīng)是穿透性裂紋(經(jīng)拆開后驗(yàn)證)。幅值小的波形顯示裂紋較深(經(jīng)拆開后驗(yàn)證),也是破壞性缺陷。對(duì)500個(gè)工件進(jìn)行檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)有37個(gè)工件不合格。

圖7 工件缺陷信號(hào)

3 結(jié)語

檢測(cè)結(jié)果表明,采用渦流方法對(duì)導(dǎo)彈傳感裝置中的工件觸頭罩進(jìn)行檢測(cè)是一種非常有效的方法。此技術(shù)可非常直觀地對(duì)各種信號(hào)進(jìn)行分析,可有效地發(fā)現(xiàn)穿透性缺陷,并對(duì)未穿透性缺陷可及早發(fā)現(xiàn),保障設(shè)備安全運(yùn)行。此方法具有適用性好、檢測(cè)速度快、靈敏度高、測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確等特點(diǎn)。

[1]任吉林.電磁無損檢測(cè)[M].北京：航空工業(yè)出版社,1989：58-59.

[2]劉貴民.無損檢測(cè)技術(shù)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社,2006：125-126.