機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的現(xiàn)代檢測(cè)方法之應(yīng)用

祁海洋 陳志良 孔德留 劉慶福 / 河南濮陽濮耐高溫材料（集團(tuán)）股份有限公司

機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的現(xiàn)代檢測(cè)方法之應(yīng)用

祁海洋 陳志良 孔德留 劉慶福 / 河南濮陽濮耐高溫材料（集團(tuán)）股份有限公司

通過在操作在役超聲波檢測(cè)和電子元器件的經(jīng)驗(yàn)積累，總結(jié)出一些非全焊透小口徑管座角焊縫超聲波檢測(cè)和電子檢測(cè)的方法。

小口徑；焊縫；超聲波檢測(cè)；試塊；集箱；電子檢測(cè)技術(shù)

1.機(jī)械小徑管座角焊縫超聲波檢測(cè)方法

1.1 小徑管座角焊縫超聲波檢測(cè)的技術(shù)要求

在焊縫產(chǎn)生的各種缺陷中，面積型缺陷的應(yīng)力集中程度要遠(yuǎn)大于體積型缺陷。因此要首先將裂紋、未焊透、未熔合等危險(xiǎn)性的面積型缺陷檢出并及時(shí)消除。這些面積型缺陷利用超聲波探傷時(shí)靈敏度比較高。角焊縫超聲波探傷技術(shù)的要求是所采用的工藝能使超聲波主聲束掃查到整個(gè)管座角焊縫截面，并能明顯區(qū)分缺陷波與結(jié)構(gòu)波，同時(shí)要求操作簡(jiǎn)便，易于現(xiàn)場(chǎng)使用。

1.2 小徑接管座角焊縫超聲波檢測(cè)探頭的選用分析

單純采用小徑管斜探頭從接管座一側(cè)對(duì)角焊縫進(jìn)行檢測(cè)， 存在部分漏檢區(qū);單純采用普通斜探頭從集箱一側(cè)對(duì)角焊縫進(jìn)行檢測(cè)也無法實(shí)現(xiàn)。在本次試驗(yàn)中，選用小角度縱波探頭和小徑管橫波斜探頭對(duì)小徑接管座角焊縫進(jìn)行綜合檢測(cè)。

由于受到集箱結(jié)構(gòu)影響，超聲波檢測(cè)只能在管座側(cè)以接管為檢驗(yàn)面進(jìn)行單側(cè)掃查，依據(jù)DL/T 820—2002 《管道焊接接頭超聲波檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，管壁厚度為 8～14 mm， 推薦折 射 角為 63°～70°(對(duì)應(yīng)的K值分別為2和2.7)， 選取實(shí)測(cè) K 值為 2.7，晶片尺寸準(zhǔn) 6 mm，頻率5 MHz， 探頭前沿為 5 mm 的斜探頭進(jìn)行檢測(cè)。 儀器選擇以色列生產(chǎn)的 ISONIC 2008，由于該儀器具有 B掃描功能，對(duì)于顯示缺陷能夠進(jìn)行 B 掃描成像分析，便于缺陷記錄和分析，選用甘油為耦合劑，在小直徑管焊接接頭超聲波檢驗(yàn)專用試塊DL-1上制作準(zhǔn)1 mm孔 的DAC 曲線。

1.3 對(duì)比試塊的設(shè)計(jì)制作

(1)小角度縱波對(duì)比試塊的制作要求和設(shè)計(jì)指標(biāo)。分別選取一定曲面、壁厚的材料模擬集箱管材，并在軸向及周向管座開孔部位制作 1 mm 和 2 mm深的切割槽模擬缺陷， 在對(duì)比試塊中間不同深度做!1 mm×6 mm 橫孔進(jìn)行靈敏度比較試驗(yàn)。(2)小徑管與橫波斜探頭對(duì)比試塊制作要求和設(shè)計(jì)指標(biāo)。用對(duì)比試塊的切割槽模擬不同深度的未焊透缺陷。該試塊分別切有 1 mm、1.6 mm、2 mm、3 mm、4mm、6 mm、8mm 深的水平線切割槽， 用以模擬管座。

1.4 檢測(cè)驗(yàn)證

燃煤鍋爐，機(jī)組累計(jì)運(yùn)行時(shí)間 10 萬小時(shí)以上。為了解鍋爐集箱管座角焊縫運(yùn)行情況，檢修期間，對(duì)水冷壁、低溫再熱器、省煤器、末級(jí)再熱器的集箱管座角焊縫進(jìn)行超聲波檢測(cè)，以Φ51×7 的小徑管座角焊縫檢測(cè)為例：小口徑管座角焊縫規(guī)格：小口徑管規(guī)格為Φ51×7mm，管座角焊縫寬度為 11mm，焊縫高度為8mm，集箱坡口深度為7mm。(1)儀器、探頭。選用數(shù)字式 A 型脈沖反射式超聲探傷儀，探頭頻率為5MHz，探頭前沿長(zhǎng)度為5mm，晶片尺寸為6mm×6mm，折射角度選為56.3°的K1.5的橫波斜探頭。根據(jù)公式計(jì)算出最小折射角度為55°，所選探頭折射角度滿足檢測(cè)條件。(2)DAC曲線的制作。利用DL-1小口徑管專用超聲波檢測(cè)試塊上深度為8mm、15mm、20mm、25mm的Φ1mm的長(zhǎng)橫孔來制作DAC曲線。由于非全焊透小口徑管座角焊縫的結(jié)構(gòu)特殊，小口徑管有一部分插入集箱本體，定量和判廢靈敏度的要求可適當(dāng)降低。(3)反射信號(hào)的分析。檢測(cè)工作中，必須區(qū)分出焊縫的根部反射信號(hào)和缺陷反射信號(hào)。根據(jù)焊縫的結(jié)構(gòu)尺寸、探頭的位置、示波屏上探頭入射點(diǎn)到反射信號(hào)的水平距離、反射信號(hào)的深度，綜合判定該信號(hào)是否為焊縫根部反射信號(hào)或缺陷反射信號(hào)。根部反射信號(hào)的判定：先使探頭靠近焊縫，再向后拖動(dòng)探頭，示波屏上如果出現(xiàn)反射信號(hào)顯示，先根據(jù)反射信號(hào)的水平距離顯示，依據(jù)焊縫的尺寸，在工件上通過實(shí)際測(cè)量，判斷是否在根部位置;然后根據(jù)反射信號(hào)的深度，依據(jù)工件的厚度，判斷是否在根部位置，如果反射信號(hào)的水平距離、深度顯示都在焊縫根部位置，則可判定該信號(hào)為根部反射信號(hào)顯示。缺陷反射信號(hào)的判定：繼續(xù)向后拖動(dòng)探頭，示波屏上根部反射信號(hào)的幅值降低。在根部反射信號(hào)以外如果出現(xiàn)反射信號(hào)顯示，則可初步判定為缺陷信號(hào)顯示。如果該反射信號(hào)的深度顯示大于或等于兩倍工件壁厚，且在焊縫范圍內(nèi)，水平距離顯示經(jīng)實(shí)際測(cè)量也在焊縫范圍內(nèi)，則可判定該反射信號(hào)為缺陷信號(hào)顯示。

2.在工程機(jī)械駕駛室中電子檢測(cè)手段的應(yīng)用

電子檢測(cè)技術(shù)是一種綜合性檢測(cè)技術(shù)，主要包括電子測(cè)量系統(tǒng)及電子信息技術(shù)兩個(gè)方面[1]。隨著科技的發(fā)展，電子檢測(cè)技術(shù)在各行各業(yè)的應(yīng)用越來越普遍[2]。尤其是在汽車維修中的應(yīng)用，更是為提高汽車維修質(zhì)量提供了重要保證。

2.1 駕駛室電器檢測(cè)需求分析

生產(chǎn)線只是完成駕駛室內(nèi)各部件的裝配工作，包括各種鈑金件、內(nèi)飾件、座椅、電器、開關(guān)以及各電器之間的布線等，駕駛室大總成作為主機(jī)廠的配套產(chǎn)品，在進(jìn)入主機(jī)廠總裝前，駕駛室大總成的電器未制信號(hào)，如儀表盤、氣壓表等。根據(jù)駕駛室大總成內(nèi)部電器元件的分類情況，通過與相關(guān)部門技術(shù)人員的溝通和交流，本次制作的電檢平臺(tái)應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)如下功能：為駕駛室提供可以工作的直流電源，電壓為(24±2)V;具有短路自保護(hù)功能;能夠判斷駕駛室電器元件及其電氣回路是否正常工作。通過該電檢平臺(tái)對(duì)工作燈、線束、開關(guān)、儀表等電器元件進(jìn)行檢測(cè)，以判斷駕駛室內(nèi)各電器元件及其裝配質(zhì)量。系統(tǒng)總體要求性能指標(biāo)如下：(1)安全性;(2)可移動(dòng)性;(3)互換性。

2.2 駕駛室電器檢測(cè)方案設(shè)計(jì)

由于駕駛室大總成內(nèi)各受檢電器元件的特殊性，針對(duì)不同類別的受檢電器元件應(yīng)分別設(shè)計(jì)相關(guān)的檢測(cè)方案。(1)第一類電器元件檢測(cè)方案的檢測(cè)電器元件已與控制開關(guān)、線束相連接。由于已經(jīng)構(gòu)成電氣回路，因此可以由電檢平臺(tái)為駕駛室供電，檢測(cè)人員閉合/打開控制開關(guān)，使其形成閉合回路，通過觀察人工判斷該類電器元件的工作情況是否正常。(2)第二類電器元件檢測(cè)方案的工作部件在前后車架上，未與駕駛室形成電氣回路，因此需要在電檢平臺(tái)中設(shè)計(jì)顯示模塊，以模擬該類電器元件，然后通過電檢平臺(tái)為駕駛室供電，檢測(cè)人員閉合/打開對(duì)應(yīng)的控制開關(guān)，使其形成閉合回路，通過觀察該顯示模塊的工作情況判斷該類電器元件的工作情況是否正常。(3)第三類電器元件檢測(cè)方案電器元件在駕駛室內(nèi)，未與前后車架形成電氣回路，主要是由各種傳感器組成，如溫度傳感器、壓力傳感器等。

[1]譚浩.重型汽車駕駛室線束檢測(cè)儀的制作[J].汽車電器，2006，(8)：40-44.

[2]孫上媛，葛云峰.汽車線束檢測(cè)系統(tǒng)研究[J].試驗(yàn)技術(shù)與試驗(yàn)機(jī)，2007，11(4):51-55.