螺栓檢測技術的應用

螺栓檢測技術的應用

主缸安裝在發(fā)電、節(jié)水、鍋爐、壓力容器和壓力管道的制造和安裝上，是主要的壓力元件。特別是在高溫高壓下運行的設備，其安全性非常重要。如果一根主螺栓由于缺陷發(fā)生斷裂,將會產(chǎn)生重大事故。因而主螺栓的質(zhì)量檢測對保證設備安全運行有著極為重要的意義。緊固螺栓有多種形式,按特性和形狀分有剛性螺栓(等頸形)、剛性改型螺栓(鼓頸形)和柔性螺栓(細頸形)三種(見圖1)。按結(jié)構分有帶中心孔和不帶中心孔兩種;按緊固方式分栽絲型和兩端螺母緊固型兩種(見圖2)。在役運行的主螺栓,主要受到沿軸面的拉力,這個力隨著設備受力的變化而變化,它的作用結(jié)果使螺紋的最薄弱處——齒根部即應力集中處產(chǎn)生缺陷,這個缺陷一般是與螺栓軸線垂直的橫向裂紋。1螺栓裂紋的檢測緊固螺栓螺紋根部產(chǎn)生的裂紋是沿螺栓橫斷面發(fā)展的橫向裂紋,因此將直探頭放在螺栓端面上探測,聲束剛好與裂紋面垂直,對發(fā)現(xiàn)裂紋很有利,這種方法是超聲波檢測螺栓裂紋的基本方法,必要時可采用各種角度斜探頭加以驗證。探頭頻率和晶片直徑的選擇見表1。掃描速度的調(diào)整通常使螺栓下端面的第一次回波處于靠近時基線最大刻度處為宜。只要儀器水平線性符合要求,掃描速度按一定比例調(diào)整好,根據(jù)熒光屏上缺陷波的水平刻度,裂紋在工件中的位置不難判斷。探傷靈敏度的確定略。2中心孔裂紋波螺栓的裂紋有如下特點:①波形——因裂面垂直聲束,故裂紋波形清晰、陡直、尖銳。②部位——螺紋根部裂紋,一般出現(xiàn)在接合面附近一至二道螺紋處;中心孔裂紋,一般出現(xiàn)在高溫加熱區(qū)。③聲程——從兩端面探傷,裂紋波的聲程之和等于螺栓長度。④底波的變化——對于較大的裂紋,底波明顯的減弱,甚至消失,如將掃描速度調(diào)慢(即增大探測范圍),還可以看到裂紋的多次反射信號。⑤螺紋波的變化——緊靠裂紋波之后的螺紋波將由于裂紋的遮擋而消失或減弱。⑥對于中心孔的裂紋,可以用斜探頭加以核對。3假信號的識別在螺栓探傷中,除了底波和裂紋波外,還有其它一些固有信號、變型波信號及頂針孔造成的雜波等,有時把它們統(tǒng)稱為假信號,探傷時對此應注意識別。3.1柔性螺栓的探測它是由螺栓結(jié)構所決定的,在同種規(guī)格螺栓探傷中,必然都會出現(xiàn)。在剛性螺栓的探傷中,由于螺紋與頸部交接處均有退刀槽,它有時會形成很強的反射信號,其位置與產(chǎn)生裂紋的位置很接近。對此種螺栓,只從一端檢查很難判斷是退刀槽反射波還是退刀槽附近的裂紋反射波,這時就要分別從兩端探測,以便復核(圖3)。對于柔性螺栓是目前普遍使用的一種螺栓頸部與螺紋之間有一過度圓弧R。端面探傷時,在熒光屏上相應位置均會有經(jīng)R過度圓弧反射產(chǎn)生的螺紋波出現(xiàn)(圖4)。對某些尺寸的螺栓,有時會出現(xiàn)單從兩端探測的聲程之和約等于螺栓長度這種情況,易誤認為是頸部的缺陷波。這種信號可根據(jù)如下幾點識別。①聲程約為探測端螺紋長度加螺栓直徑;②用手指觸擊法可驗證是否為徑R反射的螺紋波(圖4)。③若疑為螺栓中心孔裂紋波,可用斜探頭核對。3.2螺釘?shù)男娃D(zhuǎn)換波信號直探頭接近工件側(cè)壁時會在側(cè)壁上產(chǎn)生變型橫波,這種現(xiàn)象在螺栓探傷中經(jīng)常出現(xiàn)。探測不帶中心孔螺栓時,縱波擴散聲束射到側(cè)壁將產(chǎn)生變型橫波,經(jīng)對面螺紋反射后按原路返回,形成一回波(圖5)。在兩端螺紋長度相等且細頸較長的螺栓中,易出現(xiàn)這種假信號,從兩面探側(cè)時信號出現(xiàn)的位置相同,這種變型波信號,可依據(jù)如下特點識別:①聲程近似計算為W=L-a+1.53d式中W—變型波的縱波聲程L—螺栓總長度a—螺栓中螺紋部分總長度d—螺栓頸部直徑②用手指觸擊法可在細頸找到波型轉(zhuǎn)換點;③整個圓周幾乎都有。對于帶中心孔螺栓,當探頭移近中心孔時,擴散聲束射在中心孔壁處產(chǎn)生變型波,再射至螺紋上形成如圖6所示的反射波,這種波的聲程有時正好處在要觀察的高溫加熱區(qū)內(nèi),要注意加以區(qū)別,這種變型波的最大特點一出現(xiàn)就是一叢,中間高兩頭低,幾乎整圈都有。3.3接頭覆蓋