涡流旋转扫描技术在螺栓孔及内螺纹孔探伤中的应用

　　在工程领域,许多大载荷部件的螺栓孔处于高应力下运行,易于形成疲劳损伤。为了确保部件的安全、可靠,在部件制造过程中或运行维修时,对这些承力孔(单层孔、多层孔或螺纹孔等)的缺陷(材料、工艺或疲劳)都必须实行严格的检测。涡流法很早就用于这方面的检测,并被证明是行之有效的。手旋动涡流探头检测螺栓孔是早期最常采用的一种方式(即手动法)。手动法随涡流探头技术的改进和阻抗平面仪器的采用,其检测品质得到许多改善。手动法在检测量少、标准不是很严格的条件下,仍是可行的。由于手动法存在诸如信噪比不高,效率低,容易漏检等许多缺点。故在此基础上,于上世纪80年代中末期,欧美产生了螺栓孔涡流探头自动旋转检测法(下称自动法),并相继研制出各种旋转扫描器,在仪器中也增设了相应的功能。实践证明,自动法不仅克服了手动法的缺点,具有可靠性高、灵敏度(信噪比)高、重复性好等优点,且省时、省力,还可实时的给出孔内全部涡流响应信号的伪三维图像。这对提高螺栓孔的检测效率和检测品质,及时发现隐患,确保结构运行安全意义重大。本文简要介绍涡流旋转扫描技术的原理、系统配置、方法和应用。

　　1　自动法检测原理

　　自动法检测原理框图如图1所示。

　　自动法与手动法在原理上的区别在于:

　　①自动法增设了代替手动旋转的旋转扫描器。

　　②扫描器能驱动探头匀速旋转,为高低通滤波器截止频率的设置提供了数值依据。

　　③探头每旋转一圈,扫描器能给出一个零电平的同步脉冲信号。此信号是仪器规范的执行A-扫描或C-扫描显示程序的必要条件。

　　上述特点都是手动法所不具备的。因此,手动法只能使用仪器X-Y两维显示程序和两维数据处理功能,而自动法则能快速、直观、高效地获取检测信息。且自动法的旋转速度几倍于手动法,故操作者在探头进给量方面限制较小,不易漏检。

　　1.1　旋转扫描器

　　目前常见的小型手持式旋转扫描器有两种,滑环式扫描器和感应式扫描器。滑环式是动环和静环接触的工作方式,因此在接触电阻噪声允许的条件下,相对运动速度不可能很高,所以其最大工作转速通常被限定在200 rpm～300 rpm。该引电方式对探头的工作频率没有限制,可在仪器全频带范围内工作。感应式扫描器是以电磁感应原理完成引电的,即所谓旋转变压器引电方式,其转子和定子部分没有机械接触,因此扫描器工作转速没有限制。通常这种扫描器被设计在高转速下工作,一般为1000 rpm～3000 rpm。但这种引电方式,会限制探头的最低工作频率,一般最低不可低于100 kHz。两种扫描器的选择要视具体检测要求和条件而定。但无论哪种扫描器,在自动检测系统中必须具有下述功能: