傳感器觸頭罩的渦流檢測

宋樹波,王 斌,王海波,馬文進

(1.吉林化工學院,吉林 132022;2.吉林亞新工程檢測有限責任公司,吉林 132021;3.吉林524廠檢測中心,吉林 132022)

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

圖1 根部產生裂紋的觸頭罩

1 檢測方法

1.1 對比試樣制作

用于制作對比試樣的試件與被探傷工件的公稱尺寸相同,化學成分、表面狀況及熱處理狀態相似,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》,對比試樣材質為白銅,在根部開有一處環向裂紋1,其深0.1 mm×寬0.1 mm×長 3 mm;另一處環向裂紋 2,其深0.25 mm×寬 0.1 mm×長 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 傳感器的設計與制作

渦流傳感器的性能指標很多,需滿足的主要性能有檢測靈敏度足夠高,能有效地消除干擾及對缺陷信息反映的線性范圍大等[1]。為此,可根據實際被檢測管的內外徑、壁厚及材料要求來選擇線圈的尺寸和參數。因要檢測的根部空間很小,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 對比試樣

圖3是所制作的傳感器結構圖,檢測線圈匝數取為20匝,線圈直徑取為0.10mm。

圖3 檢測傳感器

對所制作的傳感器在對比試件上測試,完全達到標準要求。信號波形非常清晰,完全可在工程實際中應用。

1.3 最佳激勵頻率的選擇

多頻渦流檢測的主、副頻率互相獨立可調,再加上主頻率與副頻率的匹配問題,頻率選擇很復雜,檢測時要保證被檢缺陷的整個區域內有渦流流動,缺陷信號與其它信號之間要有足夠的相位差以便進行相位鑒別。經分析試驗決定,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系,這樣缺陷信號對激勵信號起調制作用,形成完整的調制波形,調制信號的周期比激勵信號大得多。

渦流檢測所用的頻率范圍為200 Hz～6 MHz或更大。若只是檢測工件的表面裂紋,則采用兆赫茲級頻率。如果檢測速度達到每秒數米時,必須考慮速度對檢測頻率的影響,因為檢測速度高時,缺陷信號的波數相應減少,這時必須提高檢測頻率,以免漏檢[2]。經試驗,檢測頻率為950 kHz時效果最佳。

2 檢測結果及分析

2.1 對比試樣測試試驗結果

試件上無缺陷的部位只產生提離信號,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 實際工件檢測結果分析

采用ET-255型渦流檢測設備進行檢測,檢測主頻率選擇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的缺陷信號,出現的幅值大的波形顯示裂紋已經是穿透性裂紋(經拆開后驗證)。幅值小的波形顯示裂紋較深(經拆開后驗證),也是破壞性缺陷。對500個工件進行檢測后發現有37個工件不合格。

圖7 工件缺陷信號

3 結語

檢測結果表明,采用渦流方法對導彈傳感裝置中的工件觸頭罩進行檢測是一種非常有效的方法。此技術可非常直觀地對各種信號進行分析,可有效地發現穿透性缺陷,并對未穿透性缺陷可及早發現,保障設備安全運行。此方法具有適用性好、檢測速度快、靈敏度高、測試結果準確等特點。

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

[2]劉貴民.無損檢測技術[M].北京：國防工業出版社,2006：125-126.