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基于全聚焦相控陣超聲的葉根槽裂紋檢測(cè)

發(fā)布時(shí)間:2022-01-11 13:47
  汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子受復(fù)雜應(yīng)力和高溫的多重作用,常在反T型葉根槽部位產(chǎn)生疲勞裂紋,導(dǎo)致斷裂事故。針對(duì)此問題,提出全聚焦相控陣超聲的檢測(cè)方法。推導(dǎo)了全聚焦相控陣超聲的采集及成像公式,制備了專用試件,在端壁上倒圓(F1區(qū))采用線切割方法預(yù)制人工缺陷,采用全聚焦相控陣超聲檢測(cè),并與常規(guī)超聲進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明,全聚焦相控陣超聲檢測(cè)精度高,適應(yīng)性強(qiáng),具有較好的工程應(yīng)用價(jià)值。 

【文章來(lái)源】:振動(dòng).測(cè)試與診斷. 2020,40(06)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】:7 頁(yè)

【部分圖文】:

基于全聚焦相控陣超聲的葉根槽裂紋檢測(cè)


圖1全矩陣數(shù)據(jù)采集Fig.1Fullmatrixdataacquisition

原理圖,成像,原理圖,算法


Fig.1Fullmatrixdataacquisition表1全矩陣數(shù)據(jù)集Tab.1Fullmatrixdata發(fā)射接收12…N1Ex1,x1t()Ex1,x2t()…Ex1,xNt()2Ex2,x1t()Ex2,x2t()…Ex2,xNt()????NExN,x1t()ExN,x2t()…ExN,xNt()1.2全聚焦成像技術(shù)全聚焦成像技術(shù)的原理如圖2所示,超聲換能器利用耦合劑與試塊接觸,試塊表面中心位置為原點(diǎn)O,橫坐標(biāo)x為試塊表面長(zhǎng)度,縱坐標(biāo)z為試塊高度[15-16]。因此,在試塊的xOz平面上,檢測(cè)區(qū)域被劃分成一定分辨率的像素點(diǎn),這些像素點(diǎn)即為聲束聚焦點(diǎn)。以P(xp,zp)為例,該點(diǎn)的超聲回波幅值Fp是所有陣元所收集的全矩陣數(shù)據(jù)Exi,xjt()在P(xp,zp)點(diǎn)的疊加,即Fp=∑Ni=1∑Nj=1Exi,xjtp()(1)其中:Exi,xjtp()為i陣元發(fā)射、j陣元接收的超聲回波疊加到P(xp,zp)位置的幅值;tp為聲波從陣元i發(fā)射經(jīng)過聚焦點(diǎn)P(xp,zp)到達(dá)陣元j所需的時(shí)間。tp=x(p-xi)2+z2槡p+x(p-xj)2+z2槡pV(2)其中:xi,xj分別為發(fā)射陣元和接收陣元的橫坐標(biāo);V為超聲波在試

相控陣,超聲檢測(cè),設(shè)備


人工缺陷,長(zhǎng)度均為20mm,深度分別為0.2,0.5,1和2mm,裂紋角度為與水平面的夾角按照30°,45°和60°設(shè)計(jì)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件及超聲檢測(cè)方法的要求,將反T型葉根槽試件外表面的上平面(A)、側(cè)面上部(B)及側(cè)面下部(C)安裝測(cè)量探頭進(jìn)行檢測(cè)。2.2檢測(cè)設(shè)備全聚焦相控陣超聲檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)如圖4所示,檢測(cè)設(shè)備為PHSCAN型相控陣檢測(cè)儀,其主要參數(shù)有:接收/發(fā)射晶片數(shù)為32~64;超聲范圍為9900μs;聲速范圍為635~15240m/s;聚焦法則數(shù)為1024;增益范圍為0~80dB;帶寬為0.5~15MHz。全聚焦探頭采用BFB523(探頭標(biāo)稱7.5S16-0.5×10)和BFB531(探頭標(biāo)稱10S16-0.5×10)。與之對(duì)應(yīng)的常規(guī)超聲檢測(cè)設(shè)備為HS610e,其主要參數(shù)有:工作頻率為0.5~15MHz;聲速范圍為100~20000m/s;動(dòng)態(tài)范圍≥32dB;分辨力>40dB;超聲波探頭為5P5×5K1,5P5×5K0.8。圖4全聚焦相控陣超聲檢測(cè)設(shè)備Fig.4TestingequipmentofTFPAU2.3檢測(cè)參數(shù)常規(guī)超聲在上平面、側(cè)面上部及側(cè)面下部的探頭如表2所示,以不同深度?1×6通孔調(diào)整滿屏的80%,再增益10dB為檢測(cè)基準(zhǔn)靈敏度。檢測(cè)時(shí),常規(guī)超聲探頭放置在檢測(cè)位置,在有限空間內(nèi)略作前后移動(dòng)進(jìn)行掃查。裂紋識(shí)別方法為尋找缺陷回波。全聚焦相控陣超聲在上平面和側(cè)面下部的探頭均為橫波探頭BFB523,在側(cè)面上部位置用的探頭

【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
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碩士論文
[1]CRH動(dòng)車輪對(duì)超聲相控陣全矩陣成像技術(shù)研究[D]. 彭華.西南交通大學(xué) 2014
[2]汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子壽命預(yù)測(cè)及評(píng)估的研究[D]. 王傳佩.武漢理工大學(xué) 2014



本文編號(hào):3582887

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