Page 50 - 无损检测2025年第一期

试验研究
试验研究

DOI：10.11973/wsjc240211

相控阵相位相干成像技术在厚壁球铁件

晶粒度测量评价中的应用

孙留鹤 ，刘强虎 ，王晓宁 ，马 宁 ，刘小龙 1
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[1. 山东国创精密机械有限公司，滨州 251700；2. 金风科技股份有限公司，北京 100176；

3. 艾因蒂克科技 (上海 )有限公司，上海 201806]
摘 要：球墨铸铁主轴是风力发电机组的重要部件，其具有壁厚大、材料牌号高的特点，装配
后需承载巨大且复杂的载荷。为确保风机全生命周期的良好运行，主轴表面和内部除需满足常规
无损检测方法的验收要求外，其材料的整体致密性、均匀性及关联的力学性能更需要经过测试与验
证。基于实物标块验证和球铁铸造理论知识，采用相控阵超声PCI技术对球铁主轴进行全方位测试。
经数据分析与结果比对后发现，该方法可以准确判定主轴冷铁的激冷层深度范围，初步评价厚壁球
铁件的粗晶情况。
关键词：相控阵超声检测；PCI；厚壁球墨铸铁件；风电主轴；粗晶材料
中图分类号：TG115.28 文献标志码：A 文章编号：1000-6656(2025)01-0020-07

The application of phased array phase coherence imaging technology in the measurement and
evaluation of grain size in thick-walled ductile iron castings

SUN Liuhe , LIU Qianghu , WANG Xiaoning , MA Ning , LIU Xiaolong 1
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[1. Shandong Guochuang Precision Machinery Co., Ltd., Binzhou 251700, China; 2. Goldwind Science & Technology Co.,
Ltd., Beijing 100176, China; 3. Eintik Technologies (Shanghai) Co., Ltd., Shanghai 201806, China]
Abstract: Ductile iron casting (DCI) main shaft is a key component of wind turbine, it has thicker wall and higher
material designation, which have to bear enormous and complex load after assembly. In order to ensure the well-
running of wind turbines in the whole life cycle, the surface and internal quality shall not only meet the acceptance
standards by normal nondestructive testing methods, but also the overall density and homogeneity of material as well as
co-related mechanical properties shall to be tested and verified. Based on the physical standard test block verification and DCI
casting theoretical knowledge, ultrasonic phased array PCI technology was adopted to fully inspect the DCI shaft. After
data analysis and results comparison, this paper confirmed that this method could determine the depth of rapid cooling layer
of chills used in shaft accurately and evaluated the coarse grain condition of thick-walled ductile iron castings preliminarily.
Key words: phased array ultrasonic detection; phase coherence imaging; thick-walled ductile iron casting; wind power
main shaft; coarse-grained material

近年来，风电行业技术升级迅速，整体朝着大型 域承担着支撑轮毂传递的全部负载（径向力、轴向力
化、轻量化、薄壁化的方向发展，风机机型更新迭代 和弯矩等），因此主轴必须具备足够的强度和刚度，
速度快，大兆瓦风机已成为市场主流产品。主轴的 以承受风力和旋转带来的巨大且复杂的载荷。特别
大端法兰与轮毂相连接，法兰及背部的椭圆R弧区
是主轴的椭圆R弧区域的壁厚均大于200 mm，除了
满足常规无损检测方法的验收外，还需要监控区域
收稿日期：2024-05-13 材料的整体致密性和均匀性，以确保整体质量均符
作者简介：孙留鹤（1986—），男，专科，主要从事无损检测相关工作
合相关标准。目前常用的断口检验和金相检验方法
通信作者：孙留鹤，sunliuhe@lmzg.com.cn
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2025 年 第 47 卷 第 1 期
无损检测