使用常規超音波技術檢測玻璃纖維中的層狀開裂現象

應用

檢測玻璃纖維結構、桶槽、管道、船體、風力渦輪機葉片中的層狀開裂現象,以及類似的應用。

背景

由於玻璃纖維為層狀疊加結構,因此如果被施加了應力,或本身存在著因製造過程的異常情況而產生的弱點,則很可能會在平行於表面的方向上出現開裂缺陷。這些隱藏的內部裂縫可能會極大地影響材料結構的完整性,而且一般來說,透過射線成像技術或非超音波方式的非破壞檢測技術,檢測不到這些裂縫。

超音波探傷方式是一種發現內部空隙缺陷的簡單方式。使用超音波技術進行檢測時,被稱為換能器的小探頭傳出的高頻音波被耦合到工件中,當音波碰到裂縫和空隙時,會以一種可預見的方式反射回來。超音波會在材料中傳播,直到碰到材料的界面,如:底面,但是如果在音波傳播的路徑中出現了裂紋,則會在裂紋處產生本來不應該出現的額外回波。透過觀察螢幕上的回波圖形,受過訓練的操作人員可以迅速可靠地確認材料的完整性。

裝置

任何EPOCH系列探傷儀都可用於這類檢測,包括EPOCH 650探傷儀和EPOCH 6LT探傷儀。在特定偵測中使用的探頭類型取決於被測工件特定的幾何形狀和厚度。對於厚度大於約12.5毫米的材料,一般建議使用專為檢測厚玻璃纖維和複合材料而設計,並可獲得優化檢測性能的M2008延遲塊探頭(0.5 MHz, 直徑為1英寸)。對於較薄的玻璃纖維,一般常用M1036接觸式探頭(2.25 MHz,直徑為0.5吋)。

檢測方式

超音波缺陷檢測是將合格樣件所產生的回波圖形與被測樣件所產生的回波圖形進行比較的過程。由於聲波會從空隙和裂縫處反射回來,回波圖形的變化可顯示工件內部結構的變化。在偵測玻璃纖維時,操作人員一般要在定義的閘門中或代表工件內部的視窗區域中尋找是否有回波出現。雖然玻璃纖維的非勻質性經常會產生散射的躁聲,甚至在堅實的玻璃纖維材料中也是如此,但是如果裂紋區域接近聲束的直徑,則這個裂紋區域一般會反射較強的局部指示信號,受過訓練的操作人員會辨別出這種訊號。

以下的範例顯示偵測到25.578毫米厚的玻璃纖維容器壁中的較大層狀開裂空隙,所用設備為EPOCH 650探傷儀和一個500 KHz的探頭。探頭被耦合到工件的頂部。在合格的工件中,聲波會傳播到底面,並從1.007英吋的深度位置產生反射波。下面左圖右側的波峰代表這個反射波。但如果存在裂紋,聲波就會從裂紋處反射,並會在螢幕上由紅色閘門標註的區域中創建一個波峰,閘門區域代表工件的中部。在這個區域出現較強的訊號回波,表示工件中存在一個較大的不連續性。在每個點上的檢測只需要幾秒鐘的時間。

  

 

 

 


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