風電葉片的抗剪腹板粘接檢測解決方案
特點: 對于風電葉片客戶的定制化探頭和楔塊套裝,優化的分辨率和相控陣聲束滲透,厚和薄的工件均適用。
應用
對于風電葉片上抗剪腹板檢測的超聲波相控陣解決方案。
背景
縱觀它的使用期限,風電葉片會遭受到相當大的升力。為了確保葉片的橫向強度,葉片的頂部和底部殼圍繞抗剪切腹板被粘接在一起。因此,風電葉片的完整性高度取決于抗剪腹板和外殼之間的粘接質量。
為了驗證抗剪腹板的粘接完整,奧林巴斯已經開發一個基于相控陣解決方案的檢測套裝。此套裝完全兼容于OmniScan MX、MX2和SX。
風電葉片典型的橫截面
問題
抗剪腹板和葉片外殼由一層不等厚度的膠合劑粘接在一起,那里將有兩個界面必須被檢測:(1)殼和膠界面(2)膠和抗剪腹板界面。
除了這些結構問題外,裝配材料的透聲性也很差。通常風電葉片外殼是由玻璃纖維制造,膠合劑是由環氧樹脂制造。這些材料對超聲波聲束的衰減都非常迅速,這就使得超聲波檢測非常具有挑戰性。
標準探頭和楔塊不再適于風電葉片的檢測,我們設計了一個新的并且優化的相控陣解決方案。它的特性是優化的探頭和楔塊設計。
風電葉片樣件截面
風電葉片在不同的階段均需要被檢測。制造過程檢測以保證裝配的完整性,維護時也需要檢測。因此,解決方案的便攜性是重要的。這個解決方案可被手動應用。
解決方案
我們開發的這個解決是基于一個長的低頻相控陣探頭,它被依附到一個編碼器。當探頭平行于粘接區域移動時,超聲束在其橫向被多路復用,探頭單次移動便可覆蓋粘接區域。這個解決方案完全兼容于奧林巴斯相控陣儀器,包括OmniScan MX、MX2和SX。
風電葉片測試樣件
這個相控陣探頭可使用兩個不同的楔塊。對于檢測厚葉片,半接觸式楔塊是理想的。它的高能超聲束在工件中滲入的更深,但是近表面分辨率會變差。Aqualene楔塊可改善近表面分辨率,因此適于更薄的工件。
探頭和楔塊是特別設計對于檢測不同厚度風電葉片內的抗剪腹板。楔塊是柔性的,以便最大化探頭從葉片一端移動到另外一端的表面接觸。
左:相控陣探頭;中:半接觸楔塊;右:Aqualene楔塊
設備
相控陣解決方案由下述項目組成
·一個相控陣探頭
·一個Aqualene楔塊
·一個半接觸式楔塊
·一個手動水泵和配件
·一個編碼器
注意:如上列出的定制相控陣楔塊被設計遵循特定的應用變量。當期望的應用設置顯著變化時,這些楔塊可能不再合適并且可能需要改變設計。進一步信息,請接觸andyyang@x-ndt.com。
結果
在風電葉片截面上進行檢測。
下圖顯示的結果是由半接觸式楔塊在50mm厚的樣件上獲得的。反射體位于16mm和32mm深的兩個12.5mm平底孔。
它們用來模擬玻璃纖維分層。在深度和波幅C-San中兩個反射體均可被容易探測到。
下圖顯示位于蒙皮和膠結劑界面的一個平底孔(直徑12mm)被探測到,模擬來自第一界面的脫粘。反射體清晰顯示在C掃描。
下圖顯示位于膠結劑和抗剪腹板界面的一個平底孔(12mm直徑)被探測到,模擬來自第二界面的脫粘。反射體在C-San沒被顯示,但在B-San中被顯示。
結論
奧林巴斯已經設計開發了一個檢測抗剪腹板粘接的相控陣解決方案,盡管抗剪腹板的結構和形狀使它的檢測極具挑戰性,但精心的構思可解決這個配置問題。此方案檢測抗剪腹板結構完整性是有益的。
另外:此方案不但適于環氧樹脂的粘接檢測,對玻璃鋼內部缺陷的檢測仍然適用。