Page 93 - 无损检测2022年第十期

王贤强,等:
高强螺栓疲劳损伤的相控阵超声检测

3.2 损伤位置对检测的影响 位置的损伤进行准确识别。但螺纹信号强度较高,
在检测工况 S1~S4 下沿 Path-B 进行扫查, 分 存在螺纹区域损伤误判的可能, 这可通过制作含损
析相控阵超声对不同位置损伤的识别与定位精度, 伤的标准试件, 进行测试, 对比螺纹和损伤成像结
S1~S4 工况下的扇扫图像如图 6 所示。可以看出, 果, 制定检测工艺, 来降低螺纹区域回波强度, 提高
扇扫图像中能清晰显示损伤的信号突变, 可对不同 损伤识别的灵敏度和分辨率。

图 6 S1~S4 工况下的扇扫图像
螺栓损伤不同位置的损伤识别定位误差如表 2 度, 对 L-a处的近端损伤也能准确识别, 表明 Path-B
所示, 可见, 相同增益水平下, 随着损伤位置距检测 检测路径在损伤识别范围和定位精度方面均优于
面距离增加, 损伤定位相对误差减小, 定位相对误差 Path-A 检测路径。
在 7% 以内, 表明相控阵超声能够准确定位高强螺 表 2 高强螺栓损伤不同位置的损伤识别定位误差
栓疲劳损伤的位置。 Path-B 路径回波幅度 与信噪 工况 刻槽位置 识别位置 / 相对误差 /
比随损伤位置的变化关系如图 7 所示。由图 7 可以 编号 ( 距检测面)/ mm mm %
看出, 声束内部传播过程中声能减少, 回波幅度随距 S1 L-a ( 53 ) 56.54 6.68
离增加逐渐降低; 由于螺纹回波逐渐降低, 远低于人 S2 L-b ( 68 ) 70.44 3.58
工刻槽的反射回波, 信噪比随损伤位置距检测面的 S3 L-c ( 94 ) 96.34 2.50
距离增加逐渐升高, 对于发现远距离损伤十分有利, S4 L-d ( 118 ) 120.56 2.17
即随着损伤位置距离增加损伤定位误差逐渐减小。 3.3 损伤程度对检测的影响
沿 Path-B进行扫查不仅提高了远端损伤的检测精 高强螺栓光杆与螺纹过渡段截面削弱, 是裂纹损
伤发生概率最高的位置。选取工况 S6~S9 , 沿 Path-
B进行扫查, 分析损伤的图像特征, 研究损伤程度对
相控阵超声检测的影响, S6~S9 工况下的扇扫图像
如图8所示。可以看出, 随着刻槽深度的增大, 图像
中损伤的突变越来越明显, 工况 S7~S9 的扇扫图像
清晰地显示损伤的存在, S6 工况未能识别出损伤, 表
明相控阵超声能够对 1mm 深度以上的损伤进行有

效识别, 对小于1mm 深度的损伤无法识别。 Path-B
图 7 Path-B 路径回波幅度与信噪比随损伤位置的变化关系
路 径回波幅度与信噪比随损伤程度变化关系如图 9
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2022 年 第 44 卷 第 10 期
无损检测