1.锁定目标位置

1.1使用的年期；

1.2制造的年份；

1.3使用过程

1.4常出现问题的位置；

有规律常出现疲劳裂纹的关键位置，可参考曾出现过断裂事故的情况和原因，推断裂纹最可能的起源点在那里，从断口分析找出来疲劳裂纹源头的特征，同时应考虑构件的特性：

Ø材质：铜、铁、钢、合金；

Ø制造方法：锻造、铸制；

Ø加工方法：机械加工、焊接；

Ø形状尺寸：厚度、直径、台阶、锐角以及整体结构等；

2.作图分析

有原厂图纸时按1:1 比例绘制实物扫查图；没有图纸时，用UT测量出其主要尺寸和构件上的特征，例如：全长、直径、厚度、台阶、键销槽、油孔等，作简易图和扫查图，同时亦需要参考结构图上显示之内外尺寸。

从图上作“三看”分析，以主声束计算，分析直探头及斜探头能有效扫查到范围和无法扫查到的位置， 对照实物上的或以前曾出现的裂纹位置。

针对不清楚、有混淆的回波，采取“四换”方法 - 换角度、换方向、换位置、换方法解决。

3.应用仿真/真实试块

对比试块 :

3.1按照实物，加工仿真试件幷加上人工缺陷。

3.2用真实构件上加上人工缺陷。

3.3直接使用已有裂纹的真实构件作试块。

4.现场探伤

在现场往往需要在不拆开或者尽量少拆开的情况下进行检测。

注意：若检测整批所有相同的构件时，就算全部都有可疑讯号时，却不一定就是缺陷。

5.表面处理

表面处理状况很大程度会影响试验结果：

Ø表面是否平整？

Ø有否倾斜、凹凸等？

Ø有否腐蚀凹坑、粗糙表面？

Ø油漆、涂层等要否去除等？

6.耦合剂涂抹

机油、黄油、浆糊、水、甘油；

7.透声性能测验

对比多于一件相同试件的底波，设置回波在80%FSH时的分贝值，例如：直径50以上长度1000mm轴，用低频2.5MHz 20mm直探头作A型扫描，结果以30dB以下者为良好；30~50dB可以探伤；60dB以上不适合探伤或者只能局都探伤，不能全长检测。

透声性能差有两个原因：

Ø材料本身晶粒粗大或未经热处理调质的材料；

Ø存在疲劳现象(小心很有可能已经有裂纹，在常出现裂纹的位置会有像焊缝热影区的反射回波，这是产生裂纹前的「预兆」，必要时要采取定期的监控检测)。

8.仪器量程调校

设置底波在80%FSH，测量构件尺寸是否与图纸有出入，若有则作出记录。进行分段检测：

Ø全程(全长)；

Ø两端或局部；

Ø重点部位(可能出现裂纹的目标位置)。

灵敏度可用1mm锯槽深度为基准(若有真实裂纹作对比是最好的参考试块)。

9.回波分析

出现正常回波的，分析台阶、油孔、键销、过盈配合组件；

出现可疑回波时，要确认是否缺陷回波， 最好从两个方向或两种角度都能看见该回波，这对确定缺陷有很大的帮助。

发现缺陷后的确定步骤如下：

Ø重新校验仪器(量程、角度、灵敏度)；

Ø再次扫查找出之前的缺陷回波(重复性)；

Ø对比其它同样构件，是否在相同位置也有回波，或者回波大小有否不同？

Ø从另一方向或位置扫查(方向性)；

Ø换角度扫查(方向性)；

Ø换方法(如果可以拆出或者靠近时：用内窥镜、磁粉、渗透探伤法)。

某隧道通风系统中的抽风扇主轴断裂事故分析及探伤步骤。

1.事故经过

某隧道通风系统中的抽风扇主轴出现断裂，连续引致了两次风扇叶片断裂事故。

查看有关机件使用时间仅不足四年(见图1)，从断口看到的是典型的金属疲劳断裂(见图2，图3)，断口的起源是从“圣诞树”两侧的圆弧坑底开始扩展到两侧角焊缝，再侵入螺栓引致最终断裂。

（图1）

（图2）

（图3）

有关该机件的一些资料如下：

Ø风扇型式/产地/编号：德国；

Ø使用时间：不足4年；

Ø叶片整体结构：螺栓与10mm厚度的钢板切割成的“圣诞树”焊接而成一体；

Ø断口图貌出现的位置：从“圣诞树” 第一圆弧凹坑处开裂焊缝螺栓母材最后断裂；

Ø现场条件：要求在不拆开叶片的情况下进行现场检测-只能采用超声波检测！

注意：根据这种型式的裂纹走势，若裂纹断裂之扩展未传入螺栓本体，用超声波方法是无法检测出来的！这点一定要事先告知客户，这是结构上的局限性，也可以说是超声波的盲区。

2.作图分析(纸上谈兵)

1:1作图可以看到，用0˚探头检测时，对小裂纹(1mm 以下)有可能无法检测到，因为：

Ø在螺栓的左侧，樽颈位直径只有Φ35mm，而螺栓是Φ42mm；

Ø右侧加工成大圆孤出现裂纹的位置也大于 35mm，也就是说，直探头的声束波受Φ35mm的樽颈限制，而无法抵达到大圆弧出现裂纹的位置，若单一使用0˚直探头就可能漏检，除非裂纹大到 Φ35mm以下；

Ø通过1:1作图可以看到，用小角度的纵波斜探头，主声束是可以抵达大圆孤出现裂纹的位置，我们选用了6.5° Φ20mm 2.5 MHz纵波斜探头，效果很好(见图4，图5)；

（图4 X光片）

（图5）

3.仿真试块

仿真加工一个同材质、同样形状尺寸的螺栓，幷在大圆弧估计出现裂纹的位置，用1mm宽锯片锯一个1mm深的锯槽，然后用6.5˚探头测试调校仪器，在 147mm声程位置能清晰出现回波80%FSH，没有任何杂波，而且对比没有锯槽的方向不会出现回波，这样的效果就很好！记下这灵敏度，备存检测数据，待到现场时使用。

4.真实试块

将叶片解体得到螺栓连“圣诞树”的构件，在“圣诞树”的第一圆弧凹坑位置用1mm宽锯片锯槽，深至刚好在螺栓大圆孤的表面。

用0˚和6.5˚探头测试，真实的螺栓整圈在140~142mm声程位置会出现一个有规律的回波，这可能是螺栓右侧台阶和大圆弧的R位置，在6.5˚射入时正好垂直，所以有一正常回波，而0˚探头因为方向不垂直没有回波。

将探头方向对准有锯槽的位置，调校灵敏度，使锯槽讯号达到80%FSH，从图6，图7可以看到出现两个回波，前面142mm是正常的圆弧角反射回波，后面149mm回波是锯槽回波。储存这讯号和参数，留待现场时调用即可。

（图6）

（图7）

5.现场检测

客户工程人员拆开外壳和前罩，我们可将每一个螺栓头平面的油漆、垃圾等刮去，有需要时可以用手磨砂轮磨平表面即可。

由于风扇是横向安装和风扇是可以旋转的，我们只需要站在最底层，将探头垂直放在螺栓头上，即可按以下步骤进行探伤。

5.1 用0˚Φ20mm 2.5MHz或0˚ Φ14mm 5MHz探头进行：

Ø设定250mm量程、底波80%FSH 加10dB扫查；

Ø看到底波和检测左侧螺栓的螺纹，重点在螺栓的樽颈位置；

Ø若有不正常回波，记下幷储存回波DataSet。

5.2 用6.5˚ Φ20mm 2.5MHz探头：

Ø沿用0˚探头设定好的250mm量程即可；

Ø用仿真试块上1mm锯槽设置回波80%FSH；

Ø或用真实试块1mm锯樽设置回波80%FSH；

Ø注意探头方向要垂直于轴心；

Ø正常情况下整圈都会有一个单一的台阶圆角回波；

Ø此探头重点检测曾经出现断裂的位置。

5.3 当出现回波与仿真/真实试块回波一样的时，分辨回波高度、判断为三个等级：

ØA 级 - 小于1mm；

ØB 级 - 等于1mm；

ØC 级 - 大于1mm；

ØD 级 - 6.5˚和0˚都能发现。

5.4 记下螺栓编号和风扇的型号、编号、整理报告。有需要时拆开后用其它NDT方法验证！

6.检测结果

6.0 现场超声波检测结果：发现有可疑反射回波A和D级，建议拆卸和熔解铝合金叶片，验证超声波的检测结果。

6.1 结果与我们之前的判断非常吻合，而且发现裂纹未进入螺栓本体时超声波是无法检测出来的，其它的等级都与我们之前的校验灵敏度标准吻合。

（用火熔解铝合金）

（刚刚进入螺栓本体的裂纹 A 级）

（未进入螺栓本体的小裂纹）

（D 级的大裂纹 X 光也能检出）

（D 级的大裂纹几乎快断了）

（熔解后的螺栓和“圣诞树”）

/ END /