带涂层圆柱形零件表面缺陷的激光超声特性

采用激光超声技术探究带涂层圆柱形零件表面缺陷的检测原理,基于有限元法建立了带有涂层金属圆柱形零件表面的数值模型,展开了带涂层圆柱表面缺陷激光超声特性的研究。通过数值模拟分析了涂层以及表面缺陷深度与激光超声表面波之间的关系。研究结果表明:涂层的存在会造成圆柱表面瑞利波的色散,且色散程度与涂层厚度有关;当表面有裂纹存在时,经过缺陷反射后的信号中存在与缺陷深度相关的特征波峰RR与RS,并且RR与RS到达的时间差!t与缺陷深度之间存在着分阶段线性关系,临界点与涂层厚度有关;经过缺陷后的透射信号的频域波形幅值随着缺陷深度的增加而减小。     

不锈钢增材制造件表面缺陷激光超声检测

利用激光超声技术检测增材制造件表面缺陷,采用有限元方法模拟热弹机制下激光激发超声波的传播过程,对不同探测位置接收的表面波反射信号进行了分析,研究缺陷的深度和宽度对表面波反射信号的影响。对316L不锈钢增材制造件进行了激光超声检测试验,验证了该模型的正确性。利用小波软阈值去噪算法处理采集到的激光超声信号。结果表明,数值模拟与试验结果基本一致,表面波与缺陷作用产生的RS波和RR波的到达时间差可以检测缺陷的深度,缺陷的宽度对检测结果几乎无影响。     

不锈钢增材制造件表面缺陷激光超声检测

利用激光超声技术检测增材制造件表面缺陷,采用有限元方法模拟热弹机制下激光激发超声波的传播过程,对不同探测位置接收的表面波反射信号进行了分析,研究缺陷的深度和宽度对表面波反射信号的影响。对316L不锈钢增材制造件进行了激光超声检测试验,验证了该模型的正确性。利用小波软阈值去噪算法处理采集到的激光超声信号。结果表明,数值模拟与试验结果基本一致,表面波与缺陷作用产生的RS波和RR波的到达时间差可以检测缺陷的深度,缺陷的宽度对检测结果几乎无影响。     

微裂纹检测与定位的非线性超声仿真分析

金属浅表层的微裂纹直接影响金属的性能和使用寿命，非线性超声检测方法对于浅表层微缺陷检测有较好的效果。本文针对钢材浅表层微缺陷检测和定位问题，通过有限元仿真的方式研究裂纹检测与定位的非线性超声规律。在有限元仿真软件COMSOL Multiphsics中建立包含表层裂纹的二维混频表面波检测模型，研究超声波与钢材表层裂纹引起的非线性效应，总结缺陷尺寸与边频信号振幅的变化关系，采用基于时频分析的异侧混频激励方案研究裂纹的定位。仿真结果表明，当金属表面存在裂纹时，检测点接收的回波信号中将出现和频及差频信号；边频信号的信号强度随着裂纹宽度增大而增强，随着检测距离的增大而衰减，随着裂纹深度增加呈现先增后减趋势；通过时频分析实现了表面裂纹的定位。采用激励频率分别为0.5 MHz和0.8MHz、基频幅值均为10^-5m的超声信号能够满足浅表面裂纹检测需求，实现浅表面深度为0.2～2 mm、宽度为5～30μm的裂纹检测，定位准确率为88%。研究结果为钢材浅表层微缺陷的非线性混频超声检测和定位提供了参考依据。     

铝板表面缺陷的激光超声可视化检测

激光超声可视化检测技术是一种新型检测技术，与传统检测方法相比，该技术具有检测速度快、检测距离远、无检测盲区等优点。研究了一种基于超声信号峰峰值三维最大振幅及三维波场重建的检测算法，搭建了基于脉冲激光激励、压电探头接收超声信号的激光超声可视化检测系统，并对铝板表面裂纹缺陷进行检测。试验结果表明，激光超声可视化检测技术可快速检出铝板表面的裂纹缺陷，并且能够三维地显示表面裂纹的位置及大小信息，能够实时显示出三维超声波场的传播及反射情况。     

激光-环型电磁超声方法检测表面裂纹

传统激光-电磁超声对表面裂纹检测的灵敏度受表面裂纹方向的影响,为解决这一问题,提出了一种基于环形电磁超声探头的激光-电磁超声无损检测方法。相比于传统的激光-电磁超声表面裂纹检测方法,该方法不但具有更高的灵敏度,而且不受裂纹方向的影响。为了验证该方法的有效性,设计了一种环形电磁超声探头,并对其线圈参数进行了优化,提高了检出信号的信噪比;进而利用该环形探头有效检出了试件中的不同方向表面裂纹。     

新核燃料锆合金包壳管材中缺陷对超声检测的影响

选取锆合金管材超声检测时的典型缺陷信号(纵向缺陷、横向缺陷、同位置纵横向缺陷、草状波)对应的管材试样,并将每种类型缺陷按不同信号幅值(20%～25%,25%～30%,30%～35%,≥36%)取样;采用宏观检测及金相层析法对以上试样进行观察,分析讨论管材中的缺陷类型、深度及位置与超声检测信号类型及幅值的关系。结果表明:10μm级及以上深度的缺陷一般会引起超声检测信号异常,且缺陷深度与超声信号幅值基本呈一定的线性趋势,但存在不完全对应性;管材内外表面及内部的裂纹均会引起超声检测纵横伤及纵伤信号幅值的异常,而管材内外表面凹坑会引起超声检测横伤信号幅值的异常;草状波信号与管材晶粒组织、表面粗糙度及缺陷均无直接关系。     

基于电磁超声的管道裂纹检测法实验研究

设计了电磁超声传感器线圈和测试电路,对22.5mm厚钢板不同深度的裂纹类缺陷进行测试,以确定电磁超声裂纹检测的性能。通过分析电磁超声传感器(EMAT)所接收的导波信号,就可以准确判断裂纹的位置,用适当的数据分析可对裂纹缺陷尺寸进行量化,从而验证了使用电磁超声技术检测管道应力腐蚀裂纹(SCC)是一种切实可行的检测方法。     

不锈钢管件裂纹深度的涡流阻抗分析

在利用外穿过式线圈对不锈钢管件进行涡流检测时,发现深度分别为0.10,0.15和0.20 mm的三种裂纹无法利用检测信号的相位角进行识别。针对这一现象,利用阻抗分析方法进行了计算,得出在不同检测频率下,管件表面从0.10～1.90 mm不同深度裂纹的相位角,以及上述无法区分的三种缺陷的幅值。在此基础上,制作了带有人工缺陷的试样管件并对其进行涡流检测。检测结果表明,根据检测信号幅值的大小,可将深度差异为0.05 mm的人工缺陷区分开,且检测结果稳定可靠。     

超声底波成像方法研究

针对超声缺陷波成像检测的盲区问题,研究了利用超声底部回波信号进行成像的方法。采用缺陷波幅值成像、缺陷波深度成像和底波幅值成像三种成像方式对ZGS对比试块上的9个不同深度的2 mm平底孔进行了检测。对比试验表明,超声底波成像方法可用较低的系统增益检测出缺陷,也能检测出用缺陷波幅值成像方法时近表面盲区部位的缺陷,是缺陷信号幅值成像方法的有效补充。     

超声相控阵检测小径管焊缝的理论研究及工程应用

在理论上分析了线阵列相控阵超声聚焦深度对小径管焊缝检测的影响,通过实验对比了不同的聚焦深度对于小径管焊缝缺陷检测精度的影响。通过优化检测工艺,提高了相控阵超声的检出率和检测精度。结合实际应用,将相控阵超声检测技术与射线检测及表面检测技术进行了对比。相控阵超声可以高效地检测小径管焊缝裂纹及未焊透缺陷。     

基于激光超声纵波的钢轨内部缺陷检测方法

针对常规超声难以快速检测钢轨轨头轨距角内部缺陷的问题,提出了激光超声纵波定量检测钢轨轨距角内部缺陷的方法,通过有限元仿真建立了激光超声钢轨轨头内部缺陷检测模型,分析了激光超声纵波与不同长度内部缺陷之间的衍射规律,建立了定量检测理论模型,实现了钢轨内部缺陷的定量检测.有限元数值仿真结果表明,激光超声纵波可以有效地定量检测...     

脉冲涡流无损检测技术在裂纹定量中的应用

脉冲涡流是近几年发展起来的一种无损检测技术。与传统涡流不同，脉冲涡流用一个脉冲电流来激励线圈，对检测探头感应的时域瞬态响应信号进行分析，选用信号的峰值、过零时间和峰值时间来对裂纹进行定量检测。对表面和近表面裂纹的长度和深度进行了定量检测，提出了辨别表面和近表面裂纹的公式。试验证实，脉冲涡流只需一次扫描就可对被测试件上不同深度的裂纹实现定量检测，因此具有广阔的应用前景。     

基于有限元仿真的核电站传热管涡流检测

核电是公认的清洁能源,但核电安全问题日益引起人们的高度关注。采用有限元仿真的方法研究了核电站蒸汽发生器传热管缺陷特征与涡流阻抗信号之间的关系。利用内穿式差动Bobbin线圈对传热管缺陷进行了数值模拟检测。研究了缺陷形状结构对缺陷信号特征的影响,分析了检测频率、裂纹宽度和裂纹深度对缺陷信号特征的影响。通过对仿真试验结果的分析,发现不同缺陷结构、不同缺陷宽度、不同缺陷深度及不同检测频率对涡流阻抗信号影响具有各自明显的规律。该研究成果对核电站在役管道的涡流无损检测具有重要的实用价值和理论意义。     

钢轨轨头浅表面缺陷的空气耦合超声导波检测

针对常规检测方法如压电超声、涡流、漏磁及机器视觉等表面检测方法均无法对钢轨轨头浅表面缺陷进行检测的问题,采用空气耦合超声类瑞利波检测方法,利用回波信号在不同频率、不同缺陷深度下幅值的变化来评估钢轨轨头的浅表面缺陷。通过对空气耦合超声导波检测过程的仿真和试验,证明了该检测方法的可行性和可靠性。     

检测距离对超声波评价激光熔覆层表层缺陷深度的影响研究

基于超声波在介质中的传播理论,在当量法基础上采用超声波对激光熔覆层表层裂纹深度进行定量评价。结果表明:表层裂纹信号幅值随裂纹深度的增大而增大,当裂纹深度达到1.0 mm时,信号幅值基本保持不变。相同深度表层裂纹超声波信号幅值随检测距离增大而减小,并趋于平缓,分析认为激光熔覆层中各向异性树枝晶组织及层间界面导致声波能量衰减是引起上述结果的主要原因。结合上述研究结果,本研究对激光熔覆层组织引起的声波能量衰减进行补偿,进而实现表层裂纹深度定量评价方法的修正,在一定程度上提高了激光熔覆层表层裂纹深度的评价精度。     

涡流检测缺陷定量评估的研究

在涡流检测中实现缺陷定量评估具有重要意义。通常涡流检测是利用线圈阻抗变化来实现缺陷检测,分析受缺陷扰动的磁场量B的分布变化,比传统的涡流检测方法更有利于实现缺陷定量评估。利用有限元方法,对有裂纹的金属平板的空间磁场进行了数值仿真。仿真结果证实可通过分析磁场量B的变化来实现缺陷定量评估,并得到了缺陷的长度、深度与平板表面的磁场分量之间的量值关系。对平板裂纹的定量评估提供了理论上的依据。     

基于差分涡流检测的铁轨裂纹特征识别方法

对于高速运行的铁路运输领域,铁轨缺陷的无损检测对保障铁路交通的安全运行至关重要。现有的无损检测技术已经基本可以实现裂纹缺陷的定位,但对于裂纹的特征,如长度、深度、延伸角度等,仍缺少有效的检测方法。应用差分涡流检测系统得到裂纹检测信号的幅值和相位变化信号,通过大量试验对不同长度、深度的缺陷样本进行了检测分析。试验得到了检测信号与裂纹特征之间的变化关系,进而研究了激励频率与分辨缺陷深度的关系,以及探头直径对缺陷长度分辨能力的影响。     

表面粗糙度对裂纹漏磁检测的影响

在裂纹漏磁检测中尤其是微裂纹的检测受多种因素影响,其中被检测工件的表面粗糙度是主要因素。为探求表面粗糙度与裂纹检测灵敏度间的关系,在表面粗糙度试块上刻有不同深度的人工裂纹并进行漏磁检测试验,得出了不同深度裂纹的检测信号信噪比。结果表明,信噪比随着表面粗糙度值的增大而减小,表面粗糙度一定时,深度小到一定程度的裂纹将不能被有效检出。最后,以三角形锯齿状粗糙元模拟固体表面粗糙度模型中的上凸部分和下凹部分,从磁折射的角度分析了粗糙表面场强分布规律,通过仿真给出了粗糙表面裂纹的理论检测灵敏度。     

TOFD技术在薄壁堆焊层裂纹缺陷检测中的应用

研究了薄壁堆焊层裂纹类缺陷的TOFD检测技术,讨论了裂纹类缺陷的TOFD检测特征,分析了不同角度探头和不同探头间距检测结果的影响。结果表明,TOFD技术可以检测到表面下3～10 mm内的垂直裂纹,结合A扫描信号和B,D扫描图像的特征,能够有效地对裂纹状缺陷进行识别、定位和定量,为堆焊质量评价提供可靠准确的依据。