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，奧林巴斯開發(fā)了一種新的相控陣檢測解決方案。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。

問題

由于抗剪腹板和翼梁蓋通過一層厚度不同的粘合劑粘合在一起，因此必須檢查兩個界面：（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)氧樹脂制成。這些材料會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)行手動或半自動檢查的儀器，而FOCUS PX采集儀器可以用作制造中定制的自動檢查系統(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2軸映射。當(dāng)超聲波束在刀片上移動時，超聲波束將跨探頭進(jìn)行多路傳輸。

有兩個主要的探頭支架：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度進(jìn)行掃描，而平面模型可用于在整個寬度上進(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

測試＃1：厚的翼梁蓋體積檢查

對風(fēng)輪機(jī)葉片的切片樣品進(jìn)行了測試。

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。在飛行時間和振幅C掃描中都可以輕松檢測到這兩種指示。

測試＃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（類似于GLIDER ™掃描儀）在制造過程中對風(fēng)葉片進(jìn)行了測試。對數(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，從而使返回信號的振幅降低。C掃描還可用于使用測量光標(biāo)測量鍵合的寬度。在該測試中，寬度約為130mm。紅色區(qū)域代表沒有粘接的地方。在那里，我們觀察到來自翼梁帽后壁的反射信號很強(qiáng)。

在此應(yīng)用中，粘合劑的厚度足夠大，可以區(qū)分兩個界面。使用S掃描和A掃描視圖中的測量光標(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)已以針對風(fēng)葉應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化的格式提供。長度為72英寸的GLIDER掃描儀的長軸沿著風(fēng)刀片放置。第二根軸的長度為24英寸，因此它可以覆蓋典型的剪切腹板配置。

測試＃3：薄翼梁蓋體積檢查

該測試是在具有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，翼梁帽相對較薄（7.7毫米）。因此，選擇Aquelene支架（AQ25）是因?yàn)樗軌驒z測更靠近表面的缺陷。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

奧林巴斯開發(fā)了一種相控陣解決方案，專門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)解決了這些問題，同時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：SX PA和SX UT。SX PA是一個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個元件。特殊探針可能包含多達(dá)數(shù)百個元素。

滑翔機(jī)掃描儀

GLIDER掃描儀是2軸（XY）編碼掃描儀，用于手動檢查輕微彎曲或平坦的復(fù)合表面。由吸盤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，無法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的線性剪切波檢查。

問題：

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，每個直徑都需要不同的楔形頂角。

解：

為了滿足不同車頂角度的需求，奧林巴斯創(chuàng)建了一個具有可變車頂角度的雙線性陣列，并組裝在一個標(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法檢測出嘈雜或衰減性材料中的缺陷的檢測提供了解決方案。

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。（每個探針都提供了帶有高級計(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門將顯示包含至少一個剪切波分支的技術(shù)3和4，即使無法正確繪制，它仍可用于探傷和確定長度。

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閘門記錄了焊縫幾何形狀以及管道中四個缺陷的信號響應(yīng)。更改C掃描以顯示B門顯示，在查看模式轉(zhuǎn)換信號時，沿掃描軸的位置很容易發(fā)現(xiàn)缺陷。

然后，我們在ACRS視圖中觀察了每個缺陷。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*來查看每個指示。我們注意在A門中觀察數(shù)據(jù)以驗(yàn)證其繪制是否準(zhǔn)確，同時要記住，模式轉(zhuǎn)換信號會出現(xiàn)其他指示。

*僅當(dāng)直接縱向波超過A門的閾值時，指示的位置才是準(zhǔn)確的。OLYMPUS奧林巴斯煙臺授權(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。還有一個二次模式轉(zhuǎn)換信號，該信號位置不對，但對于掃描軸上的缺陷檢測和長度調(diào)整很有用。

缺陷2是另一個中心線裂縫，可以通過模式轉(zhuǎn)換信號清楚地檢測到它，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。它顯示在縱向信號的第二個支路內(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模式的門可以確保良好的檢測和缺陷的長度確定。對回波動力學(xué)，雙線性信號模式和探頭校準(zhǔn)的高級理解對于成功檢查至關(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：SX PA和SX UT。SX PA是一個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手動掃描儀結(jié)合了OmniScan MX探傷儀和16：128模塊，可用于對小直徑管道進(jìn)行周向焊接檢查。COBRA可以容納兩個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業(yè)從事儀器儀表研發(fā)、生產(chǎn)、銷售及服務(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）；超聲波測厚儀：（27MG超聲波測厚儀、45MG超聲波測厚儀、38DL PLUS超聲波測厚儀、DM5E超聲波測厚儀、CL5超聲波測厚儀、MAGNA-MIKE 8600霍爾效應(yīng)測厚儀，ETG-100電磁高溫測厚儀）；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)；