機械設計制造中的現代檢測方法之應用

祁海洋+陳志良+孔德留+劉慶福

河南濮陽濮耐高溫材料（集團）股份有限公司

【摘 要】通過在操作在役超聲波檢測和電子元器件的經驗積累，總結出一些非全焊透小口徑管座角焊縫超聲波檢測和電子檢測的方法。

【關鍵詞】小口徑；焊縫；超聲波檢測；試塊；集箱；電子檢測技術

1.機械小徑管座角焊縫超聲波檢測方法

1.1小徑管座角焊縫超聲波檢測的技術要求

在焊縫產生的各種缺陷中，面積型缺陷的應力集中程度要遠大于體積型缺陷。因此要首先將裂紋、未焊透、未熔合等危險性的面積型缺陷檢出并及時消除。這些面積型缺陷利用超聲波探傷時靈敏度比較高。角焊縫超聲波探傷技術的要求是所采用的工藝能使超聲波主聲束掃查到整個管座角焊縫截面，并能明顯區分缺陷波與結構波，同時要求操作簡便，易于現場使用。

1.2小徑接管座角焊縫超聲波檢測探頭的選用分析

單純采用小徑管斜探頭從接管座一側對角焊縫進行檢測， 存在部分漏檢區；單純采用普通斜探頭從集箱一側對角焊縫進行檢測也無法實現。在本次試驗中，選用小角度縱波探頭和小徑管橫波斜探頭對小徑接管座角焊縫進行綜合檢測。

由于受到集箱結構影響，超聲波檢測只能在管座側以接管為檢驗面進行單側掃查，依據DL/T 820—2002 《管道焊接接頭超聲波檢驗技術規程》規定，管壁厚度為 8～14 mm， 推薦折 射 角 為 63°～70°（對應的K值分別為2和2.7）， 選取實測 K 值為 2.7， 晶片尺寸準 6 mm，頻率5 MHz， 探頭前沿為 5 mm 的斜探頭進行檢測。 儀器選擇以色列生產的 ISONIC 2008，由于該儀器具有 B 掃描功能，對于顯示缺陷能夠進行 B 掃描成像分析，便于缺陷記錄和分析，選用甘油為耦合劑，在小直徑管焊接接頭超聲波檢驗專用試塊DL-1上制作準1 mm孔 的DAC 曲線。

1.3對比試塊的設計制作

（1）小角度縱波對比試塊的制作要求和設計指標。分別選取一定曲面、壁厚的材料模擬集箱管材，并在軸向及周向管座開孔部位制作 1 mm 和 2 mm深的切割槽模擬缺陷， 在對比試塊中間不同深度做！1 mm×6 mm 橫孔進行靈敏度比較試驗。（2）小徑管與橫波斜探頭對比試塊制作要求和設計指標。用對比試塊的切割槽模擬不同深度的未焊透缺陷。該試塊分別切有 1 mm、1.6 mm、2 mm、3 mm、4mm、6 mm、8mm 深的水平線切割槽， 用以模擬管座。

1.4檢測驗證

燃煤鍋爐，機組累計運行時間 10 萬小時以上。為了解鍋爐集箱管座角焊縫運行情況，檢修期間，對水冷壁、低溫再熱器、省煤器、末級再熱器的集箱管座角焊縫進行超聲波檢測，以Φ51×7 的小徑管座角焊縫檢測為例：小口徑管座角焊縫規格：小口徑管規格為Φ51×7mm，管座角焊縫寬度為 11mm，焊縫高度為8mm，集箱坡口深度為7mm。（1）儀器、探頭。選用數字式 A 型脈沖反射式超聲探傷儀，探頭頻率為5MHz，探頭前沿長度為5mm，晶片尺寸為6mm×6mm，折射角度選為56.3°的K1.5的橫波斜探頭。根據公式計算出最小折射角度為55°，所選探頭折射角度滿足檢測條件。（2）DAC曲線的制作。利用DL-1小口徑管專用超聲波檢測試塊上深度為8mm、15mm、20mm、25mm的Φ1mm的長橫孔來制作DAC曲線。由于非全焊透小口徑管座角焊縫的結構特殊，小口徑管有一部分插入集箱本體，定量和判廢靈敏度的要求可適當降低。（3）反射信號的分析。檢測工作中，必須區分出焊縫的根部反射信號和缺陷反射信號。根據焊縫的結構尺寸、探頭的位置、示波屏上探頭入射點到反射信號的水平距離、反射信號的深度，綜合判定該信號是否為焊縫根部反射信號或缺陷反射信號。根部反射信號的判定：先使探頭靠近焊縫，再向后拖動探頭，示波屏上如果出現反射信號顯示，先根據反射信號的水平距離顯示，依據焊縫的尺寸，在工件上通過實際測量，判斷是否在根部位置；然后根據反射信號的深度，依據工件的厚度，判斷是否在根部位置，如果反射信號的水平距離、深度顯示都在焊縫根部位置，則可判定該信號為根部反射信號顯示。缺陷反射信號的判定：繼續向后拖動探頭，示波屏上根部反射信號的幅值降低。在根部反射信號以外如果出現反射信號顯示，則可初步判定為缺陷信號顯示。如果該反射信號的深度顯示大于或等于兩倍工件壁厚，且在焊縫范圍內，水平距離顯示經實際測量也在焊縫范圍內，則可判定該反射信號為缺陷信號顯示。

2.在工程機械駕駛室中電子檢測手段的應用

電子檢測技術是一種綜合性檢測技術，主要包括電子測量系統及電子信息技術兩個方面[1]。隨著科技的發展，電子檢測技術在各行各業的應用越來越普遍[2]。尤其是在汽車維修中的應用，更是為提高汽車維修質量提供了重要保證。

2.1駕駛室電器檢測需求分析

生產線只是完成駕駛室內各部件的裝配工作，包括各種鈑金件、內飾件、座椅、電器、開關以及各電器之間的布線等，駕駛室大總成作為主機廠的配套產品，在進入主機廠總裝前，駕駛室大總成的電器未制信號，如儀表盤、氣壓表等。根據駕駛室大總成內部電器元件的分類情況，通過與相關部門技術人員的溝通和交流，本次制作的電檢平臺應能夠實現如下功能：為駕駛室提供可以工作的直流電源，電壓為（24±2）V；具有短路自保護功能；能夠判斷駕駛室電器元件及其電氣回路是否正常工作。通過該電檢平臺對工作燈、線束、開關、儀表等電器元件進行檢測，以判斷駕駛室內各電器元件及其裝配質量。系統總體要求性能指標如下：（1）安全性；（2）可移動性；（3）互換性。

2.2駕駛室電器檢測方案設計

由于駕駛室大總成內各受檢電器元件的特殊性，針對不同類別的受檢電器元件應分別設計相關的檢測方案。（1）第一類電器元件檢測方案的檢測電器元件已與控制開關、線束相連接。由于已經構成電氣回路，因此可以由電檢平臺為駕駛室供電，檢測人員閉合/打開控制開關，使其形成閉合回路，通過觀察人工判斷該類電器元件的工作情況是否正常。（2）第二類電器元件檢測方案的工作部件在前后車架上，未與駕駛室形成電氣回路，因此需要在電檢平臺中設計顯示模塊，以模擬該類電器元件，然后通過電檢平臺為駕駛室供電，檢測人員閉合/打開對應的控制開關，使其形成閉合回路，通過觀察該顯示模塊的工作情況判斷該類電器元件的工作情況是否正常。（3）第三類電器元件檢測方案電器元件在駕駛室內，未與前后車架形成電氣回路，主要是由各種傳感器組成，如溫度傳感器、壓力傳感器等。

參考文獻：

[1]譚浩.重型汽車駕駛室線束檢測儀的制作[J].汽車電器，2006，（8）：40-44.

[2]孫上媛，葛云峰.汽車線束檢測系統研究[J].試驗技術與試驗機，2007，11（4）：51-55.