形狀復(fù)雜的樣件用什么探頭檢測好？

奧林巴斯探頭包括旋轉(zhuǎn)塑料掃查器類探頭、手動螺栓孔探頭、點探頭、焊縫探頭、滑行探頭、電導(dǎo)率探頭和標(biāo)準(zhǔn)試塊、直角表面探頭、平直桿表面探頭、斜角桿表面探頭、柔性桿表面探頭、彎桿表面探頭等產(chǎn)品。

奧林巴斯渦流探傷儀柔性桿表面探頭，檢測裂紋、焊縫、緊固件孔、管棒表面和近表面缺陷。這些探頭的柔性銅桿可以被彎曲成各種不同的形狀。這款探頭的設(shè)計目的是用于一

般的表層裂紋探測。針對這款柔性表面探頭，我們可以提供各種長度、各種線圈配置、不同的彎曲端部，以及不同的連接器選項，供用戶選擇。

我們今天來了解一下柔性超聲相控陣探頭！

背景

為幾何形狀較為復(fù)雜（帶有變化性）的樣件，如：彎頭，完成高分辨率超聲厚度成像的操作挑戰(zhàn)性。為完成這種檢測，奧林巴斯開發(fā)出了其第一款可以貼附在復(fù)雜形狀樣件表面上的柔性超聲相控陣探頭。這款探頭為用戶創(chuàng)造了完成更多檢測應(yīng)用的機會。

問題

要完成樣件厚度的成像操作，在數(shù)據(jù)采集的每一點位置上，常規(guī)超聲探頭都必須垂直于被測表面。這個采集過程較為緩慢，而且還可能漏掉采集點之間的點蝕缺陷。超聲相控陣技術(shù)可使用較高的分辨率迅速掃查較大的區(qū)域，但是標(biāo)準(zhǔn)的線性相控陣探頭不能彎曲，因此不能緊附在樣件的幾何形狀發(fā)生了變化的部位上。奧林巴斯開發(fā)了一種新型柔性超聲相控陣探頭，解決了這個檢測難題。這款探頭可以使用高分辨率為形狀復(fù)雜的樣件完成厚度成像操作。可使用這種探頭進行檢測的潛在應(yīng)用包括對彎頭、彎管、噴嘴或任何其它帶有多變幾何形狀的樣件所進行的檢測。

解決方案

奧林巴斯設(shè)計和制造的新款柔性相控陣探頭不僅具有靈活柔軟性及機械整合性，還為用戶提供了更為優(yōu)質(zhì)的聲學(xué)特性。探頭由SC 1-3柔性復(fù)合材料制成，具有靈活柔軟性、適當(dāng)?shù)穆晫W(xué)阻抗，以及可伸縮的性能。

柔性超聲相控陣探頭有以下參數(shù)：

我們通過將探頭圍繞2英寸半徑的曲面彎曲500次，每分鐘10個循環(huán)的操作，測試了探頭的機械整合性。探頭的所有晶片都能持續(xù)出色地發(fā)揮效用，而且沒有發(fā)現(xiàn)晶片有任何損壞。

這款探頭的聲學(xué)屬性也得到了測試。正如任何標(biāo)準(zhǔn)的相控陣探頭一樣，柔性探頭使用相同的參數(shù)也會生成聲束。柔性探頭生成不帶柵瓣的±30度偏轉(zhuǎn)的縱波聲束。

超聲脈沖的相對帶寬大約為65%，中心頻率為5.0 MHz。對于腐蝕成像或厚度成像來說，考慮到探頭的柔性優(yōu)勢，這點差強人意之處可以接受。

當(dāng)探頭與金屬部件直接接觸時，盲區(qū)一般為5毫米。在使用了諸如Aqualene的延遲塊時，盲區(qū)可被減少到2到3毫米。

結(jié)果

在對與OmniScan MX2儀器相連的柔性相控陣探頭完成的測試中，使用了兩個帶有內(nèi)部腐蝕缺陷的彎頭管。測試中使用4晶片孔徑激發(fā)的聚焦法則，在探頭的長度方向上完成一次0°縱波線性掃查。掃查的分辨率為1 mm × 1 mm。

探頭被安裝在一個由Aqualene材料制成的柔性延遲塊上，這樣可以使探頭更好地接觸樣件，并降低盲區(qū)的長度。探頭的背面施用了一層聚合物凝膠，這樣可以將操作人員對探頭施加的壓力平均分配在探頭上（圖2）。這個組裝件連接了一個編碼器。

1號彎頭

1號彎頭的外徑為170毫米，壁厚為17毫米，而且?guī)в袃?nèi)部腐蝕缺陷（圖3）。探頭沿管道軸進行掃查，如圖3所示。

掃查管道表面的分辨率為1 mm × 1 mm。我們可在B掃描和C掃描圖像中清楚地觀察到管道內(nèi)部微小的點蝕缺陷（圖3）。軟件顯示了點蝕的位置，而且可以快速測量點蝕的深度和大小。

2號彎頭

2號彎頭的外徑為220毫米，壁厚為7毫米（圖4）。這個部件因流體沖刷腐蝕（FAC）因素而出現(xiàn)了退化狀況。

C掃描清晰地顯示出流體沖刷腐蝕（FAC）部位正在逐漸發(fā)展成一片銹蝕的區(qū)域（圖4）。圖中紅色區(qū)域為管道壁厚變薄的部位，而藍色區(qū)域為壁厚正常的部位（圖4）。我們可以非常容易地測量銹蝕區(qū)域的大小以及最薄的剩余壁厚。

檢測結(jié)果表明柔性相控陣探頭具有足夠的柔軟性，可以貼附在彎頭管道的表面上，而且可以為形狀復(fù)雜樣件的厚度生成精確的圖像。

重要注釋

雖然在檢測形狀復(fù)雜的樣件時，這款柔性超聲相控陣探頭非常有用，但是絕不應(yīng)該將它視為一種高強度作業(yè)工具。一定要注意對探頭施加穩(wěn)定的壓力，以持續(xù)獲得優(yōu)質(zhì)信號。而且，在掃查過程中，必須要保護探頭的表面。如果在粗糙的表面上直接摩擦探頭面，探頭表面就會受到損壞。在探頭直接接觸金屬工件時，探頭的表面應(yīng)該使用鐵氟龍（Teflon）膠帶保護起來。建議使用一個柔性延遲塊。目前，用于柔性相控陣探頭的托護組裝件還沒有進入到商業(yè)市場。

盡管柔性相控陣探頭存在著這些局限性，如果在使用時適當(dāng)注意，這款探頭還是會發(fā)揮出極大的作用。

結(jié)語

柔性相控陣探頭具有檢測形狀復(fù)雜樣件的能力，如：彎頭。它可以掃查具有變化性幾何形狀的復(fù)雜部件，并可以使用高分辨率完成工件厚度的成像操作。

柔性探頭與標(biāo)準(zhǔn)的相控陣探頭一樣，可以進行扇形和線性掃查。

注釋：在設(shè)計柔性相控陣探頭時，考慮到了特定應(yīng)用中的不同因素。探頭目前的設(shè)計，還不能適用于所有檢測應(yīng)用。要了解更多信息，請聯(lián)系我們。

奧林巴斯提供多種具有各種直徑,頻率和連接器樣式的標(biāo)準(zhǔn)渦流探頭。為了滿足不同應(yīng)用的需求,還提供定制的渦流探頭系統(tǒng)。奧林巴斯渦流探頭不僅輕結(jié)構(gòu)還十分堅固,可以滿

足各種檢測要求,也是探傷儀產(chǎn)品中檢測搭檔。