使用常规超声技术检测玻璃纤维中的层状开裂现象

应用

检测玻璃纤维结构、箱罐、管道、船体、风力涡轮机叶片中的层状开裂现象，以及类似的应用。

背景

由于玻璃纤维为层状叠加结构，因此如果被施加了应力，或本身存在着因制造过程的异常情况而产生的弱点，则很可能会在平行于表面的方向上出现开裂缺陷。这些隐藏的内部裂纹可能会极大地影响材料结构的完整性，而且一般来说，通过射线成像技术或非超声方式的无损检测技术，探测不到这些裂纹。

超声探伤方式是一种发现内部空隙缺陷的简单方式。使用超声技术进行检测时，被称为换能器的小探头发出的高频声波被耦合到工件中，当声波碰到裂纹和空隙时，会以一种可预见的方式反射回来。超声波会在材料中传播，直到碰到材料的界面，如：底面，但是如果在声波传播的路径中出现了裂纹，则会在裂纹处产生本来不应该出现的额外回波。通过观察屏幕上的回波图形，受过训练的操作人员可以迅速可靠地确认材料的完整性。

设备

任何EPOCH系列探伤仪都可用于这类检测，包括EPOCH 650探伤仪和EPOCH 6LT探伤仪。在特定检测中使用的探头类型取决于被测工件特定的几何形状和厚度。对于厚度大于约12.5毫米的材料，一般建议使用专门为检测厚玻璃纤维和复合材料而设计，并可获得优化检测性能的M2008延迟块探头（0.5 MHz, 直径为1英寸）。对于较薄的玻璃纤维，一般常用M1036接触式探头（2.25 MHz，直径为0.5英寸）。

检测程序

超声缺陷检测是一个将合格样件所产生的回波图形与被测样件所产生的回波图形进行比较的过程。由于声波会从空隙和裂纹处反射回来，回波图形的变化可表明工件内部结构的变化。在检测玻璃纤维时，操作人员一般要在定义的闸门中或代表工件内部的窗口区域中寻找是否有回波出现。虽然玻璃纤维的非匀质性经常会生成散射的躁声，甚至在坚实的玻璃纤维材料中也是如此，但是如果裂纹区域接近声束的直径，则这个裂纹区域一般会反射较强的局部指示信号，受过培训的操作人员会辨别出这种信号。

下面的示例表明探测到25.578毫米厚的玻璃纤维容器壁中的较大层状开裂空隙，所用设备为EPOCH 650探伤仪和一个500 KHz的探头。探头被耦合到工件的顶部。在合格的工件中，声波会传播到底面，并从1.007英寸的深度位置生成反射波。下面左图中右侧的波峰代表这个反射波。但是如果存在裂纹，声波就会从裂纹处反射，并会在屏幕上由红色闸门标注的区域中创建一个波峰，闸门区域代表工件的中部。在这个区域出现较强的信号回波，表明工件中存在一个较大的不连续性。在每个点上的检测只需要几秒钟的时间。