OMNISCAN SX探傷儀單組通道相控陣探傷儀

風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的翼梁蓋和剪切腹板粘結(jié)檢查解決方案的低頻相控陣探頭和支架，用于檢查GFRM和CFRM風(fēng)力渦輪機(jī)葉片

應(yīng)用

超聲波相控陣解決方案，用于檢查風(fēng)力渦輪機(jī)葉片中的翼梁蓋和抗剪腹板粘結(jié)。

背景

在整個(gè)使用壽命中，風(fēng)力葉片承受很大的升力。為了確保刀片組件的基本剪切強(qiáng)度，刀片的頂部和底部外殼圍繞一組剪切腹板粘合在一起。翼梁蓋是連接到剪力網(wǎng)上的殼的一部分，通常由較厚的GFRM（玻璃纖維增??強(qiáng)材料）或CFRM（碳纖維增強(qiáng)材料）制成，以提高結(jié)構(gòu)堅(jiān)固性。風(fēng)力葉片的完整性在很大程度上取決于抗剪腹板和翼梁蓋之間的粘結(jié)質(zhì)量。

風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的典型橫截面

為了驗(yàn)證結(jié)合的完整性，奧林巴斯開(kāi)發(fā)了一種新的相控陣檢測(cè)解決方案。該試劑盒是*兼容的OmniScan ® MX2和SX探傷儀，以及所述FOCUS LT ™和FOCUS PX ™數(shù)據(jù)采集儀器。

問(wèn)題

由于抗剪腹板和翼梁蓋通過(guò)一層厚度不同的粘合劑粘合在一起，因此必須檢查兩個(gè)界面：（1）翼梁蓋和粘合劑之間以及（2）粘合劑和抗剪腹板之間。

除了葉片的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性之外，組裝材料在聲學(xué)上的不友好特性可能會(huì)成為檢查的障礙。風(fēng)力渦輪機(jī)葉片殼體通常使用玻璃纖維制造，而粘合劑則由環(huán)氧樹(shù)脂制成。這些材料會(huì)非常迅速地衰減超聲波束，從而使超聲波檢查*挑戰(zhàn)性。

由于標(biāo)準(zhǔn)探頭和支架不適用于風(fēng)葉片檢查，因此我們開(kāi)發(fā)了一種改進(jìn)的相控陣解決方案，該解決方案具有優(yōu)化的探頭和支架設(shè)計(jì)。

OmniScan探傷儀是在制造或在役檢查期間進(jìn)行手動(dòng)或半自動(dòng)檢查的儀器，而FOCUS PX采集儀器可以用作制造中定制的自動(dòng)檢查系統(tǒng)的一部分。

解

該解決方案基于安裝在支架上的大孔徑低頻相控陣探頭。固定器可以配備用于手動(dòng)編碼檢查的編碼器，也可以安裝在GLIDER ™掃描儀上以進(jìn)行半自動(dòng)2軸映射。當(dāng)超聲波束在刀片上移動(dòng)時(shí)，超聲波束將跨探頭進(jìn)行多路傳輸。

有兩個(gè)主要的探頭支架：半接觸設(shè)計(jì)使探頭表面靠近零件表面，而AQ25設(shè)計(jì)具有25 mm的Aqualene延遲線。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片測(cè)試樣品

半接觸支架是檢查刀片較厚部分的理想選擇。它的高能超聲波束可以更深入地穿透零件，而無(wú)需任何重復(fù)的表面回波。缺點(diǎn)是靠近表面的死區(qū)增加。

Aqualene固定器提高了表面附近的分辨率，因此更適合于更薄的組件（大厚度為40 mm）。

兩種設(shè)計(jì)均采用平面或輪廓變化。輪廓模型非常適合沿刀片的長(zhǎng)度進(jìn)行掃描，而平面模型可用于在整個(gè)寬度上進(jìn)行掃描。

設(shè)備

此相控陣解決方案由以下各項(xiàng)組成：

角鯊烯持有人

半接觸式支架

相控陣探頭

結(jié)果

測(cè)試＃1：厚的翼梁蓋體積檢查

對(duì)風(fēng)輪機(jī)葉片的切片樣品進(jìn)行了測(cè)試。

下圖顯示了使用半接觸式夾具和1 MHz探頭在50 mm厚度的樣品上獲得的結(jié)果。反射器是兩個(gè)12.5毫米的平底孔（FBH），分別位于16毫米和32毫米深處。

它們模擬皮膚分層。在飛行時(shí)間和振幅C掃描中都可以輕松檢測(cè)到這兩種指示。

測(cè)試＃2：剪切腹板粘合檢查OLYMPUS奧林巴斯石家莊授權(quán)代理-上海玖橫儀器有限公司

使用定制的2軸編碼掃描儀（類(lèi)似于GLIDER ™掃描儀）在制造過(guò)程中對(duì)風(fēng)葉片進(jìn)行了測(cè)試。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集用的OmniScan ® MX2為1 MHz I5 PA探針和semicontact支架。

C掃描用于全面了解兩個(gè)剪切腹板的粘合情況。兩條藍(lán)色線代表剪切腹板與翼梁蓋的粘結(jié)界面。超聲波束在剪切腹板中傳播，從而使返回信號(hào)的振幅降低。C掃描還可用于使用測(cè)量光標(biāo)測(cè)量鍵合的寬度。在該測(cè)試中，寬度約為130mm。紅色區(qū)域代表沒(méi)有粘接的地方。在那里，我們觀察到來(lái)自翼梁帽后壁的反射信號(hào)很強(qiáng)。

在此應(yīng)用中，粘合劑的厚度足夠大，可以區(qū)分兩個(gè)界面。使用S掃描和A掃描視圖中的測(cè)量光標(biāo)，確定粘合劑的厚度為15毫米。

為了檢查大面積區(qū)域，例如風(fēng)葉片，使用2軸編碼的掃描儀可能是有益的。GLIDER掃描儀現(xiàn)已以針對(duì)風(fēng)葉應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化的格式提供。長(zhǎng)度為72英寸的GLIDER掃描儀的長(zhǎng)軸沿著風(fēng)刀片放置。第二根軸的長(zhǎng)度為24英寸，因此它可以覆蓋典型的剪切腹板配置。

測(cè)試＃3：薄翼梁蓋體積檢查

該測(cè)試是在具有12.5毫米平底孔（FBH）的樣品上進(jìn)行的，以模擬在翼梁蓋中的層壓。在這種情況下，翼梁帽相對(duì)較薄（7.7毫米）。因此，選擇Aquelene支架（AQ25）是因?yàn)樗軌驒z測(cè)更靠近表面的缺陷。探頭為1 MHz I5。

在下圖中，我們可以清楚地看到位于表面下方3.6毫米處的模擬缺陷。

結(jié)論

奧林巴斯開(kāi)發(fā)了一種相控陣解決方案，專(zhuān)門(mén)用于檢查翼梁蓋和剪切腹板的粘結(jié)。盡管風(fēng)葉片的聲衰減，形狀和結(jié)構(gòu)使它們成為檢查的挑戰(zhàn)，但精心設(shè)計(jì)的此解決方案的設(shè)計(jì)解決了這些問(wèn)題，同時(shí)提供了高分辨率的數(shù)據(jù)和成像。現(xiàn)在可以從相控陣超聲的所有優(yōu)點(diǎn)中受益于檢查風(fēng)葉片的結(jié)構(gòu)完整性，從而實(shí)現(xiàn)更高的POD和更少的操作員依賴性檢查。

用于此應(yīng)用程序的產(chǎn)品

OmniScan SX

單組輕巧的OmniScan SX具有易于閱讀的8.4英寸（21.3厘米）觸摸屏，并提供了具有成本效益的解決方案。OmniScan SX有兩種型號(hào)：SX PA和SX UT。SX PA是一個(gè)16：64PR單元，與僅使用UT的SX UT一樣，它配備了用于P / E，PC或TOFD檢查的常規(guī)UT通道。OLYMPUS奧林巴斯北京授權(quán)代理-上海玖橫儀器有限公司

OmniScan MX2

OmniScan MX2現(xiàn)在具有帶UT通道的新相控陣模塊（PA2）和可用于TOFD（飛行時(shí)間衍射）的新兩通道常規(guī)超聲模塊（UT2），以及新軟件擴(kuò)展成功的OmniScan MX2平臺(tái)功能的程序。

相控陣探頭

相控陣探頭的頻率范圍為0.5 MHz至18 MHz，并可能帶有16、32、64或128個(gè)元件。特殊探針可能包含多達(dá)數(shù)百個(gè)元素。

滑翔機(jī)掃描儀

GLIDER掃描儀是2軸（XY）編碼掃描儀，用于手動(dòng)檢查輕微彎曲或平坦的復(fù)合表面。由吸盤(pán)固定的掃描儀非常適合光柵掃描。技術(shù)：ECA，EC，UT，PA。

OMNISCAN SX探傷儀單組通道相控陣探傷儀

使用雙線性陣列（DLA）探針檢查小直徑奧氏體鋼管

應(yīng)用：

管道的小直徑，薄壁，奧氏體鋼檢查，無(wú)法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的線性剪切波檢查。

問(wèn)題：

標(biāo)準(zhǔn)的線性剪切波檢查不能充分滿足此應(yīng)用程序的要求。小直徑，薄壁，焊接管的聲學(xué)特性對(duì)雙重線性陣列提出了*的要求。為了確保聚焦在所需區(qū)域中，每個(gè)直徑都需要不同的楔形頂角。

解：

為了滿足不同車(chē)頂角度的需求，奧林巴斯創(chuàng)建了一個(gè)具有可變車(chē)頂角度的雙線性陣列，并組裝在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)外殼中。該探針適應(yīng)包括在包楔覆蓋英寸OD的范圍內(nèi)的1?4.5英寸OD，附著在COBRA ®小直徑管焊接掃描器，并且可以使用OmniScan®可SX探傷儀被操作。該軟件包為線性剪切波無(wú)法檢測(cè)出嘈雜或衰減性材料中的缺陷的檢測(cè)提供了解決方案。

設(shè)定

設(shè)置解決方案

1. 選擇所需的外徑的楔形和LAW文件。
2. 耦合探針和楔子。
3. 加載用于特定焦深和外徑的LAW文件。（每個(gè)探針都提供了帶有高級(jí)計(jì)算器設(shè)置和LAW文件的USB密鑰。）
4. 設(shè)置零件和焊接進(jìn)行檢查。
5. 使用相同的基礎(chǔ)材料校準(zhǔn)ID和OD槽口：
   • 手動(dòng)調(diào)整楔形延遲（通常約為0.6μs）。
   • 使用具有所需折射率偏移的反射器，以在OmniScan向?qū)е型瓿蓛牲c(diǎn)靈敏度校準(zhǔn)。

結(jié)果應(yīng)為檢查的焊接中心線處的兩個(gè)尖峰反射器。OLYMPUS奧林巴斯?jié)鲜跈?quán)代理-上海玖橫儀器有限公司

下面是縱向雙線性陣列的可能信號(hào)路徑圖。如果澆口設(shè)置正確，則A澆口將顯示以縱向壓縮速度行進(jìn)的方法1和2，并將在正確的體積位置處繪制在焊縫中。B門(mén)將顯示包含至少一個(gè)剪切波分支的技術(shù)3和4，即使無(wú)法正確繪制，它仍可用于探傷和確定長(zhǎng)度。

結(jié)果：

使用校準(zhǔn)后的設(shè)置，我們掃描并記錄了數(shù)據(jù)。我們發(fā)現(xiàn)，A閘門(mén)記錄了焊縫幾何形狀以及管道中四個(gè)缺陷的信號(hào)響應(yīng)。更改C掃描以顯示B門(mén)顯示，在查看模式轉(zhuǎn)換信號(hào)時(shí)，沿掃描軸的位置很容易發(fā)現(xiàn)缺陷。

然后，我們?cè)贏CRS視圖中觀察了每個(gè)缺陷。這樣，我們就可以沿著掃描通道，光標(biāo)放置在A掃描以及R / S掃描顯示指示在焊縫中的位置*來(lái)查看每個(gè)指示。我們注意在A門(mén)中觀察數(shù)據(jù)以驗(yàn)證其繪制是否準(zhǔn)確，同時(shí)要記住，模式轉(zhuǎn)換信號(hào)會(huì)出現(xiàn)其他指示。

*僅當(dāng)直接縱向波超過(guò)A門(mén)的閾值時(shí)，指示的位置才是準(zhǔn)確的。OLYMPUS奧林巴斯煙臺(tái)授權(quán)代理-上海玖橫儀器有限公司

缺陷1是中心線裂縫，在A和B澆口中都檢測(cè)到。我們可以觀察到根部幾何圖形正上方的焊縫中準(zhǔn)確繪制的中心線裂紋。還有一個(gè)二次模式轉(zhuǎn)換信號(hào)，該信號(hào)位置不對(duì)，但對(duì)于掃描軸上的缺陷檢測(cè)和長(zhǎng)度調(diào)整很有用。

缺陷2是另一個(gè)中心線裂縫，可以通過(guò)模式轉(zhuǎn)換信號(hào)清楚地檢測(cè)到它，但是在直接縱向中顯得很弱。在這種情況下，您可以看到缺陷在焊縫中心以23.5％的幅度顯示。

缺陷3是沿著焊縫斜角的外部疲勞裂紋。指示在模式轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)中非常清晰地顯示，但對(duì)于直接縱向波，其幅度僅為19.6％。OLYMPUS奧林巴斯青島授權(quán)代理-上海玖橫儀器有限公司

缺陷4是沿焊縫根部的內(nèi)部疲勞裂紋。它顯示在縱向信號(hào)的第二個(gè)支路內(nèi)，并正確顯示在焊縫上。

結(jié)論

A25雙線性探頭能夠檢查薄壁，小直徑的奧氏體焊縫。使用定位為顯示所有信號(hào)模式的門(mén)可以確保良好的檢測(cè)和缺陷的長(zhǎng)度確定。對(duì)回波動(dòng)力學(xué)，雙線性信號(hào)模式和探頭校準(zhǔn)的高級(jí)理解對(duì)于成功檢查至關(guān)重要。

用于此應(yīng)用程序的產(chǎn)品

OmniScan SXOLYMPUS奧林巴斯天津授權(quán)代理-上海玖橫儀器有限公司

單組輕巧的OmniScan SX具有易于閱讀的8.4英寸（21.3厘米）觸摸屏，并提供了具有成本效益的解決方案。OmniScan SX有兩種型號(hào)：SX PA和SX UT。SX PA是一個(gè)16：64PR單元，與僅使用UT的SX UT一樣，它配備了用于P / E，PC或TOFD檢查的常規(guī)UT通道。

眼鏡蛇掃描儀

COBRA手動(dòng)掃描儀結(jié)合了OmniScan MX探傷儀和16：128模塊，可用于對(duì)小直徑管道進(jìn)行周向焊接檢查。COBRA可以容納兩個(gè)PA探頭，以檢查外徑為0.84至4.5 in的管道。

 上海玖橫儀器有限公司是一家專(zhuān)業(yè)從事儀器儀表研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售及服務(wù)的企業(yè)。超聲波探傷儀：（EPOCH 600超聲探傷儀、EPOCH 6LT超聲探傷儀、EPOCH 650超聲探傷儀、EPOCH 1000超聲探傷儀、USM 36超聲探傷儀、USN 60超聲探傷儀、USM go 超聲探傷儀、Ominscan SX相控陣探傷儀、OmniScan MX2相控陣TOFD探傷儀，新款OmniScan MX3全聚焦相控陣超聲波探傷儀）；超聲波測(cè)厚儀：（27MG超聲波測(cè)厚儀、45MG超聲波測(cè)厚儀、38DL PLUS超聲波測(cè)厚儀、DM5E超聲波測(cè)厚儀、CL5超聲波測(cè)厚儀、MAGNA-MIKE 8600霍爾效應(yīng)測(cè)厚儀，ETG-100電磁高溫測(cè)厚儀）；超聲波探頭；定制相控陣探頭；渦流探傷儀：（NORTEC 600渦流探傷儀）；硬度計(jì)；