整体涡轮界面缺陷相控阵检测定位方法研究

在对镶铸双金属涡轮结合层缺陷进行超声检测时,由于结合层几何结构近似垂直于底面、涡轮材料高衰减特性导致侧壁反射能量低等原因,收发分置式相控阵检测方法成为最佳选择。针对此类结合层缺陷采用的收发分置相控阵方法,首先根据涡轮结构建立二维声线模型并依此建立聚焦深度与阵元时延关系;其次在接收端接收数据后提出一种基于OCOG算法的缺陷定位方法,以缺陷波重心与直达波等效前沿之间的声程差作为定位依据,通过事先拟合的声程差-缺陷位置函数求解缺陷位置;最后对缺陷位置进行成像显示。试验结果表明,收发分置式相控阵检测方法可有效识别双金属涡轮结合层缺陷,采用基于OCOG算法的缺陷定位方法精度高。     

管状设备超声相控阵内检测技术的CIVA仿真比对

对管子-管板角焊缝、管座角焊缝、储气井等管状设备实施检测时,由于其结构和焊接特点,往往需要将探头伸入到管子内壁进行检测才能得到较高的缺陷检出率。提出了用超声相控阵检测技术来实现管状设备的内检测,介绍了平面和凸面相控阵的声场模型,利用CIVA仿真比较了一维线阵、凸面阵、柔性相控阵等几种检测方法的特点和适用范围,从而为相控阵技术在管状设备内检测中的推广应用提供参考。     

基于小波包分解的航空涡轮盘超声相控阵检测图像降噪技术

针对航空涡轮盘难检区域缺陷的超声相控阵检测技术,分析了检测信号及图像特征,提出了检测信号的小波包软阈值降噪方法,并对小波阈值进行改进,最后基于降噪后的信号进行了相控阵图像重构。结果表明:缺陷特征信号几乎分布于检测信号的整个频域范围,单纯的频域滤波必然导致缺陷信号的损失;基于改进的小波包阈值,并且有针对性地选择部分分解信号进行滤波降噪,可在较好保留有用信号的同时滤除噪声信号,有效地提高了检测信号信噪比及检测图像分辨率,对于提高涡轮盘的超声相控阵检测能力具有重要作用。     

基于超声环阵相控阵的变孔径聚焦检测技术

超声相控阵检测技术在检测效率方面的优势,使其有望取代分区聚焦检测法而用于粉末高温合金盘件的缺陷检测。为了解决超声相控阵检测在焦点尺寸控制、灵敏度一致性和近表面分辨力等方面的问题,采用模拟试验和试验验证的手段研究粉末涡轮盘的超声相控阵检测技术,提出变孔径超声相控阵聚焦检测方法。结果表明:该方法可使检测灵敏度的一致性由5 dB优化至3 dB,近表面分辨力减小到3.2 mm;与传统的分区聚焦检测方法比较的结果表明,采用本方法具有与分区聚焦检测接近的缺陷检出能力,同时可将检测时间缩短至原来的1/4。     

带凸面声透镜的相控阵超声检测技术

带凸面声透镜的相控阵超声技术通过设置与工件表面曲率相匹配的凸面透声楔块来改善平面探头与凹面工件的界面耦合效果,同时,凸面声透镜在圆周方向上有一定的声束聚焦作用,可有效降低凹界面的耦合损失对检测造成的不利影响.将带凸面声透镜的相控阵超声技术应用于承压设备插入式管座角焊缝的质量检测,结合实时成像技术,可以直观地显示缺陷的位...     

双合金焊接盘的水浸超声检测

为及时发现双合金焊接盘扩散焊缝区的缺陷,本文以某型航空发动机涡轮盘为研究对象,采用水浸超声技术对其进行检测。在检测前需准确测量声速,并监控焊缝区位置的超声回波幅度,可及时发现焊接质量不良区域。通过制作适当的对比试块进行试验,得出了双合金焊接盘的超声检测影响因素及最佳检测参数。结果表明：超声检测技术易发现双合金焊接盘扩散层部位平行于焊缝的面积型缺陷,且检测探头频率、晶片尺寸、入射角度、焦距等均影响检测结果。     

GH901高温合金盘件复杂区域微小缺陷超声相控阵检测信号的小波降噪研究

针对GH901高温合金盘件复杂区域微小缺陷的相控阵超声检测技术,分析了检测信号,采用一种随分解尺度变化的阈值设置准则对检测信号进行小波降噪处理以提高信噪比。结果表明,该方法可在较好保留盘件微小缺陷信号的同时滤除噪声信号,有效的提高了相控阵超声检测信号信噪比,对于提高GH901高温合金盘件复杂区域微小缺陷的相控阵超声检测能力具有重要作用。     

飞机发动机涡轮盘榫齿裂纹的探伤

由于采用电位法检测飞机发动机涡轮盘榫齿裂纹时常存在漏检,造成涡轮盘脱出事故。分析了采用涡流方法进行检测的可行性,比较了涡流法和电位法检测的灵敏度。最后通过试验证实：涡流法检测涡轮盘榫齿裂纹具有灵敏度高、可检出腐蚀缺陷、表面预清理简单并且扫查速度快的优点,是一种值得推广的检测方法。     

水-钢界面凸面相控阵声场仿真

采用凸面超声相控阵探头对管状设备进行内检测,针对水-钢二层介质的结构特征,理论分析了相控阵声场的聚焦性能。根据近场球面波束形成模型,按声束路径求得的延时时间作为各阵元的提前激发时间,设计了水-钢二层介质相控阵聚焦法则。利用CIVA软件对相控阵声场进行建模仿真研究,确定了阵元数目、阵元尺寸、超声波频率等相控阵探头参数。最后,根据优化后的相控阵参数研制了512大阵元数双层结构的圆环形探头,再通过带有人工缺陷的管状模拟试样进行检测试验。结果表明:提出的方法对腐蚀、气孔缺陷具有更好的检测灵敏度和效率,能够实现管状设备的腐蚀和埋藏缺陷的内检测。     

GH4698涡轮盘锻件超声检测底波损失原因及影响分析

结合某型发动机GH4698涡轮盘锻件进行C扫描图像分析,研究了涡轮盘锻件不同区域的低倍组织、高倍组织以及力学性能,采用5和2.25 MHz探头对涡轮盘锻件进行超声检测,阐述了其底波损失结果出现差异的原因及机理。研究结果表明:本试验选取的涡轮盘锻件采用5 MHz探头超声检测时出现底波损失,底波损失区域的晶粒度、高倍组织、硬度和拉伸性能等与正常区域相比无明显差异,涡轮盘锻件超声检测时,局部区域存在面积状底波损失是由于锻件晶粒尺寸不均匀、局部晶粒尺寸较其他区域晶粒尺寸更大所致;采用2.25 MHz探头超声检测时未出现超声波严重衰减和底波损失超标。     

管道内检测的环形相控阵超声聚焦方法

针对管道内检测中相控阵超声聚焦的问题,分析了管道中环形相控阵超声辐射的超声波传播原理,建立了聚焦数学模型,计算了阵元间激励信号的延时;采用128阵元的换能器对直径为168 mm的管道进行试验,结果表明,环形相控阵超声的延时法则实现了不同工作阵元数量以及不同焦距条件时,声束在管壁中的聚焦.在工作区间内,一定数量的阵元可获...     

超声相控阵声束控制特性分析

超声相控阵技术通过对超声阵列换能器中各阵元进行相位控制,获得灵活可控的合成波束,从而实现对整个检测对象的扫描。它具有可进行动态聚焦、可成像检测、可检测复杂形状物体等一些优点,近年来正成为国际无损检测领域的研究热点,并已经在医学和工业领域得到应用。在研究超声相控阵技术原理的基础上,建立了数字声束模型来分析线阵换能器参数对声束控制的影响,并用计算机软件进行仿真分析声束的偏转聚焦。通过这种方法,可以很清楚的了解超声相控阵声束控制特性。     

圆钢相控阵超声漏检因素分析

介绍了圆钢全自动相控阵超声的设备结构及其主要技术参数,结合具体的相控阵探头参数,主要从聚焦法则、周向覆盖率、轴向覆盖率3个方面,对影响相控阵超声检测漏检的关键因素进行了分析,并且从聚焦法则、轴向分辨率、检测速度等参数的设置方面给出了具体解决措施,为相关人员理解相控阵、操作类似相控阵设备提供了经验参考,同时为产品实现无缺陷交货提供了理论依据。     

采用超声相控阵技术检测汽轮机转子叉型叶根

汽轮机叶片作为火力发电厂金属监督检验的重要部件,其叉型叶根结构复杂且检测面狭小,常规检测方法难以实现不拆除检测。笔者采用超声相控阵检测技术,制作了专用超声相控阵换能器来控制换能器各阵元的聚焦、扫查,对获得的数据进行软件分析并制定检测方案,从而实现了对叉型叶根的二维成像检测。利用该检测技术能快速、直观、有效地检测出裂纹缺陷,为确保汽轮机安全运行,防止叶片断裂提供了有力保障。     

Model-based simulation of focused beam fields produced by a phased array ultrasonic transducer in dissimilar metal welds

Phased array ultrasound testing (PAUT) can produce steerable and tightly focused ultrasonic beams, so it is widely used for detecting flaws. However, inspection of dissimilar metal welds (DMWs) using phased array ultrasound is not easy at all, since ultrasonic beams are skewed and distorted severely in the welds that are anisotropic and inhomogeneous elastic media. So, to increase focusing efficiency and have optimized conditions for inspecting the welds, quantitative prediction of phased array ultrasonic beams is needed. This paper proposes a modeling approach that includes modeling the grain orientation of the welds with buttering, calculating the ray path for the determination of focal laws, and applying the linear phasing multi-Gaussian beam model in order to focus the ultrasonic beams produced by a phased array transducer mounted on a wedge contacted to the interrogated DMW. This paper also presents an example of the model-based simulation of the focused beam fields produced in the DMW. The proposed model allows us to increase the focusing efficiency by accurately simulating the ultrasonic testing of welded components and to propose a new tool to associate welding design with the ultrasonic assessment of structural integrity.     

超声相控阵系统的聚焦特性研究

文章参照ASTM E2491—2008标准,通过试验测试相控阵探头在不加装楔块以及加装横波斜楔块两种情况下声束在工件中的聚焦特性以及偏转特性。试验变换了激发晶片数量、聚焦深度以及偏转角度等参数设置,研究了这些参数对声束聚焦特性和偏转特性的影响。结果发现,相控阵声束仅能在近场区内聚焦,ASTM E2491—2008标准对角度偏转极限测试实际表征的是某种情况下的角度分辨力。     

超声环形相控阵换能器在锻件探伤中的应用

扼要介绍超声相控阵技术的发展及原理。着重介绍10A16E32环形相控阵换能器的原理、聚焦特性及其在航空锻件水浸超声波探伤中的应用。对比试验和应用实例表明，环形相控阵检测速度快、灵敏度高、有效探伤深度范围大。     

超声相控阵技术的仿真试验

超声相控阵技术是一种先进的超声无损检测技术。超声相控阵技术通过对超声阵列换能器中各阵元进行精确延时控制,获得灵活可控的合成波束,并可随意控制聚焦点的位置。利用仿真相控阵合成聚焦技术的方法,搭建了一个16阵元、超声信号发射、接收和处理试验系统。利用该系统对缺陷试块进行了检测试验,试验结果与实际试块缺陷情况吻合。通过对试块缺陷的检测试验,对比聚焦与不聚焦的检测效果,证明了相控阵合成聚焦技术可以极大地提高检测的信噪比和灵敏度,验证了相控阵聚焦可以提高检测能力。