CN115326929A - 一种快速检测电力螺栓内壁裂纹的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种快速检测电力螺栓内壁裂纹的方法，所属无损检测技术领域，包括如下步骤：测量螺栓的中心孔直径；根据测得的中心孔直径数值，选择匹配的环形阵列探头；将所述环形阵列探头放置在螺栓的一侧，使环形阵列探头的内孔与螺栓的中心孔对齐；所述环形阵列探头向螺栓发射柱面超声波；当螺栓内壁有裂纹时，环形阵列探头接收螺栓的裂纹反射的波信号；所述环形阵列探头将信号传送到柱面导波仪上；柱面导波仪进行分析处理，在柱面导波仪的屏幕上显示缺陷图像。本申请使用柱面导波的方法，通过使用特殊的一维环形阵列探头，不仅可以有效发现电力螺栓的内壁裂纹，而且大大缩短了检测时间，整个检测过程30秒钟即可完成，检测效率提高9倍以上。

Description

一种快速检测电力螺栓内壁裂纹的方法

技术领域

本发明属于无损检测技术领域，具体涉及一种螺栓内壁裂纹的检测方法。

背景技术

在电力系统中，螺栓的使用范围十分广泛，且作用关键，比如在输电铁塔塔基、汽轮机上下气缸的密合、主汽门的密合等均需使用紧固螺栓。使用的螺栓大多为柔性螺栓(细颈形)，且带有中心孔，带有中心孔的目的主要是便于拆卸、紧固。电力螺栓拆卸时常常采用加热法，即用加热棒插入螺栓中心孔，对中心孔加热，待螺栓长度受热伸长后，进行拆卸和紧固。但由于现场加热时加热不均匀，常常会造成局部超温、且螺栓的总体工作环境恶劣，工作温度可达四五百度，因此在电力螺栓的内壁常常会出现裂纹，而裂纹是极其危害的缺陷，如发现不及时就会造成螺栓断裂。

目前对电力螺栓内壁裂纹的检测，主要是用超声波脉冲反射法进行检测，用超声波检测时必须使用探头，即将探头与螺栓接触进行检测。目前常用的探头有直探头和斜探头两种，但每一种探头都有局限性，因此检测时需要两种探头搭配使用，如：在螺栓端部检测时需要使用直探头，而在螺栓杆部检测时则要使用斜探头。因此对螺栓内壁的检测时需要多种探头配合使用，才能实现对内壁裂纹的有效发现。

另外，在检测过程中，由于探头尺寸较小且声波发射角度固定，探头发出的超声波只能覆盖螺栓一小部分，为了覆盖整个螺栓内壁区域，检测时探头需要不停的移动，且移动时速度应缓慢，移动间距不能大于探头半径，否则会造成漏检。因此，用此方法检测螺栓时速度慢、效率低，检测一根螺栓至少要耗时5分钟以上，无法满足日常的使用需求。

发明内容

为了解决上述现有技术中电力系统螺栓内壁裂纹检测所用探头多，检测速度慢等问题，本发明提供一种快速检测电力螺栓内壁裂纹的方法，通过柱面导波仪发射计算好的多个柱面超声波，在细长的螺栓中，发射出的柱面超声波在干涉作用下又会变成柱面导波，进而达到对螺栓内壁实现全覆盖的技术效果，能够快速发现内壁细小缺陷，提高检测效率。其具体技术方案为：

一种快速检测电力螺栓内壁裂纹的方法，快速检测电力螺栓内壁裂纹的方法包括如下步骤：测量螺栓的中心孔直径；将柱面导波仪的环形阵列探头放置在螺栓一侧的端面，使环形阵列探头的内孔与螺栓的中心孔对齐；环形阵列探头向螺栓的中心孔内发射柱面超声波；环形阵列探头接收螺栓的内壁的反射波信号；在反射波信号包括缺陷反射波的情况下，确定螺栓内壁存在裂纹。

另外，本发明提供的上述技术方案中的一种快速检测电力螺栓内壁裂纹的方法还可以具有如下附加技术特征：

可选的，在向螺栓发射柱面超声波前，还包括：在柱面导波仪上输入测量的螺栓数据；根据测得的中心孔直径数值，选择匹配的环形阵列探头。

可选的，确定螺栓内壁存在裂纹之后，还包括：环形阵列探头将信号传送到柱面导波仪上。

可选的，确定螺栓内壁存在裂纹之后，还包括：柱面导波仪进行分析处理，在柱面导波仪的屏幕上显示缺陷图像。

可选的，环形阵列探头将接受到的缺陷波信号转换为电信号，并将电信号传送到柱面导波仪上。

可选的，环形阵列探头为一维环形阵列探头。

可选的，环形阵列探头设置有阵列排布的晶片。

可选的，晶片沿环形阵列探头的周向设置。

可选的，待检测螺栓的直径小于64mm；待检测螺栓的长度小于1.5m。

可选的，柱面导波能够完全覆盖螺栓的内壁。

本发明的一种快速检测电力螺栓内壁裂纹的方法，与现有技术相比，有益效果为：

1.本申请通过柱面导波仪发射柱面超声波形成柱面导波。仪器主机首先根据要检测螺栓的规格和材质，自动计算出该螺栓所用柱面超声波的具体参数(比如：相速度和群速度)。然后通过连接的一维环形阵列探头发射出计算好的多个柱面超声波。在细长的螺栓中，柱面超声波在传播路径上会受到两侧界面的约束，不断产生反射及折射，反射波与折射波产生后会相互叠加，进而产生干涉。在干涉作用下，发射出的柱面超声波会变成柱面导波。柱面导波不仅可以对螺栓内壁实现全覆盖，而且可以发现内壁细小缺陷，如果内壁有裂纹，柱面导波会产生缺陷反射波，缺陷反射波被环形阵列探头接受后，在环形阵列探头内，缺陷波信号会转换为电信号，电信号被传送到仪器柱面导波仪后，经过分析处理，最终将裂纹以图像的形式显示在仪器屏幕上。

2.本申请使用相控阵柱面导波的方法，通过使用特殊的一维环形阵列探头，不仅可以有效发现电力螺栓的内壁裂纹，而且大大缩短了检测时间，整个检测过程30秒钟即可完成，提高了检测效率，检测效率提高9倍以上。

附图说明

图1为本发明实施例的一种快速检测电力螺栓内壁裂纹的方法的环形阵列探头的结构示意图；

图2为本发明实施例的一种快速检测电力螺栓内壁裂纹的方法的检测状态下的示意图；

其中，图1至图2中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1、环形阵列探头；2、晶片；3、螺栓。

具体实施方式

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

结合参见图1-图2所示，根据本申请的实施例，一种快速检测电力螺栓内壁裂纹的方法，快速检测电力螺栓内壁裂纹的方法包括如下步骤：测量螺栓3的中心孔直径；将柱面导波仪的环形阵列探头1放置在螺栓3一侧的端面，使环形阵列探头1的内孔与螺栓3的中心孔对齐；环形阵列探头1向螺栓3的中心孔内发射柱面超声波；环形阵列探头1接收螺栓3的内壁的反射波信号；在反射波信号包括缺陷反射波的情况下，确定螺栓3内壁存在裂纹。使用柱面导波仪的环形阵列探头1，发射出计算好的多个柱面超声波对螺栓3的内壁进行检测，代替直探头和斜探头搭配使用，提高了检测效率和检测的准确性，30秒即可检完一根螺栓3，检测效率提高9倍以上。通过使环形阵列探头1的内孔轴线与螺栓3的中心孔轴线对齐，能够保证射出的柱面导波同时达到螺栓3的内壁，并反射波信号，从而保证检测的结果的准确性。

作为一种本实施例，在向螺栓3发射柱面超声波之前，在柱面导波仪上输入测量的螺栓3数据，如材质和规格等；根据测得的螺栓3中心孔直径数值，选择匹配的环形阵列探头1。在柱面导波仪内输入螺栓3的具体参数，仪器主机会根据要检测螺栓3的规格和材质，自动计算出该螺栓3所用柱面超声波的具体参数；搭配匹配的环形阵列探头1，能够保证环形阵列探头1发出的柱面导波完全覆盖螺栓3的内壁，防止漏检。

作为另一种本实施例，环形阵列探头1将信号传送到柱面导波仪上。通过将信号传送到柱面导波仪上，利用柱面导波仪存储数据。

柱面导波仪进行分析处理，在柱面导波仪的屏幕上显示缺陷图像。通过柱面导波仪对信号进行分析和处理，直接显示螺栓3的缺陷图像，直观清楚。

作为再一种本实施例，环形阵列探头1将接受到的缺陷波信号转换为电信号，并将电信号传送到柱面导波仪上。通过环形阵列探头1将缺陷位置的波信号转换为电信号，再通过柱面导波仪进行分析处理，储存检测信息，并在屏幕上显示缺陷图像。

作为再一种本实施例，环形阵列探头1为一维环形阵列探头1。通过使探头为一维环形阵列探头1，确保环形阵列探头1射出的柱面导波能够完全覆盖螺栓3的内壁，进而发现内壁细小的缺陷，检测准确。

作为再一种本实施例，环形阵列探头1设置有阵列排布的晶片2。通过使晶片2阵列排布在环形阵列探头1上，每个晶片2的超声波信号频率相同，受到螺栓3细长圆柱面形状约束后，变成以柱面导波形式传播，检测全面、范围广。

晶片2沿环形阵列探头1的周向设置。通过将晶片2设置在环形阵列探头1的周向，使两个相邻的晶片2间距相等，每个晶片2到探头中心的距离也相等，从而使柱面导波到达螺栓3内壁的时间相等，波信号回传更准确，保证检测结果的准确性。

进一步的，柱面导波仪的控制系统可以自动计算出待检测螺栓3所用柱面超声波的具体参数(比如：相速度和群速度)。然后通过连接的一维环形阵列探头1发射出计算好的多个柱面超声波，在螺栓3内部，进而形成柱面导波，不仅可以对螺栓3内壁实现全覆盖，而且可以发现内壁细小缺陷，如果内壁有裂纹，柱面导波会产生缺陷反射波，缺陷反射波被环形阵列探头1接受后，在环形阵列探头1内，缺陷波信号会转换为电信号，电信号被传送到仪器柱面导波仪后，经过分析处理，最终将裂纹以图像的形式显示在柱面导波仪屏幕上。

作为再一种本实施例，待检测螺栓3的直径小于64mm；待检测螺栓3的长度小于1.5m。通过使螺栓3的直径小于64mm，长度小于1.5m，确保探头发出的柱面超声波能够形成柱面导波。

作为再一种本实施例，柱面导波能够完全覆盖螺栓3的内壁。通过使柱面导波完全覆盖螺栓3的内壁，还能发现内壁细小缺陷，如果内壁有裂纹，柱面导波会产生缺陷反射波，防止螺栓3内壁有漏检的部位，确保检测快速、可靠、准确。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种快速检测电力螺栓内壁裂纹的方法，其特征在于，所述快速检测电力螺栓内壁裂纹的方法包括如下步骤：

测量螺栓的中心孔直径；

将柱面导波仪的环形阵列探头放置在螺栓一侧的端面，使环形阵列探头的内孔与螺栓的中心孔对齐；

环形阵列探头向螺栓的中心孔内发射柱面超声波；

环形阵列探头接收螺栓的内壁的反射波信号；

在反射波信号包括缺陷反射波的情况下，确定螺栓内壁存在裂纹。

2.根据权利要求1所述的一种快速检测电力螺栓内壁裂纹的方法，其特征在于，在向螺栓发射超声波之前，还包括：

在柱面导波仪上输入测量的螺栓数据；

根据测得的中心孔直径数值，选择匹配的环形阵列探头。

3.根据权利要求1所述的一种快速检测电力螺栓内壁裂纹的方法，其特征在于，确定螺栓内壁存在裂纹之后，还包括：

环形阵列探头将信号传送到柱面导波仪上。

4.根据权利要求3所述的一种快速检测电力螺栓内壁裂纹的方法，其特征在于，确定螺栓内壁存在裂纹之后，还包括：

柱面导波仪进行分析处理，在柱面导波仪的屏幕上显示缺陷图像。

5.根据权利要求3所述的一种快速检测电力螺栓内壁裂纹的方法，其特征在于：

所述环形阵列探头将接受到的缺陷波信号转换为电信号，并将电信号传送到柱面导波仪上。

6.根据权利要求1所述的一种快速检测电力螺栓内壁裂纹的方法，其特征在于：

所述环形阵列探头为一维环形阵列探头。

7.根据权利要求1所述的一种快速检测电力螺栓内壁裂纹的方法，其特征在于：

所述环形阵列探头设置有阵列排布的晶片。

8.根据权利要求7所述的一种快速检测电力螺栓内壁裂纹的方法，其特征在于：

所述晶片沿所述环形阵列探头的周向设置。

9.根据权利要求1所述的一种快速检测电力螺栓内壁裂纹的方法，其特征在于：

待检测螺栓的直径小于64mm；

待检测螺栓的长度小于1.5m。

10.根据权利要求1所述的一种快速检测电力螺栓内壁裂纹的方法，其特征在于：

所述柱面导波能够完全覆盖所述螺栓的内壁。

Images