[发明专利]碳纤维缠绕压力容器超声波检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及无损检测技术领域，具体涉及一种碳纤维缠绕压力容器超声波检测方法。

背景技术

高性能碳纤维复合材料由于具有高比强度、比模量高、尺寸稳定性和材料可设计性等特点，使得碳纤维缠绕方法制造压力容器已成为重要发展方向。由于复合材料的各项异性、组织不均匀等特点，使常规的检测技术对其检测均不具备完整的有效性，检测结果的可靠性低。

碳纤维缠绕压力容器是采用碳纤维浸入树脂后缠绕固化成型，碳纤维在缠绕固化过程中会产生分层、脱粘等缺陷，直接影响构件的使用安全性。为保障产品质量，提高碳纤维缠绕压力容器的使用安全性，必须采用有效的检测技术手段对碳纤维缠绕压力容器进行完整的质量控制。

超声波检测是利用可产生稳定、一定频率的探头激发出超声波，超声波通过耦合剂传入被检测物体，在物体介质中传播时，声波遇异质介面，将发生不同程度的折射、反射和透射，声波在传播过程中还会产生扩散和衰减；当被检测物体介质中的组织结构中存在不连续性(缺陷)或复合结构发生层间脱粘、分层时，超声波会在此处发生反射，当被检测物体介质中的组织结构均匀、复合结构层间粘接良好时，超声波会在制品材料中发生透射，采用仪器和探头采集到超声波反射或透射信号，通过声程和声压的测试，根据界面的粘接情况不同，声波的反射率和透射率不同，穿过介质的声波声压也不同，可以通过测量超声波的声压值对产品的粘接质量进行判定。

目前，对碳纤维缠绕压力容器的检测主要采用的是常规超声波A扫描检测方法，超声波A扫描检测方法受到构件材料及复合结构的影响，只能采用局部手动接触穿透法检测，不能全面覆盖检测面，检测灵敏度低，检测效率低，仅可检测出直径大小为φ30mm以上的分层、脱粘缺陷，检测结果评定主要依靠人为经验判断，不能进行准确量化分析，检测质量可靠性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种检测效率高，检测结果直观的碳纤维缠绕压力容器超声波检测方法。

为解决上述技术问题，本发明所设计的碳纤维缠绕压力容器超声波检测方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：对比试样加工，根据被检测碳纤维缠绕压力容器的实际情况，制作与被检测碳纤维缠绕压力容器材料、结构、复合工艺、曲率、厚度、表面状况相同的人工缺陷对比试样，在人工缺陷对比试样的待测弧面内部预埋聚四氟乙烯薄膜模拟分层及脱粘缺陷；

步骤2：灵敏度校准，使用人工缺陷对比试样对超声波C扫描水浸喷水耦合纵波穿透法灵敏度进行校准；校准时，将人工缺陷对比试样内部注水，并使水覆盖住人工缺陷对比试样的待测弧面，然后将超声波发射探头浸入水中，将超声波接收探头采用喷水方式耦合在人工缺陷对比试样待测弧面的外部，调节超声波发射探头和超声波接收探头使两探头声束在始终对中，且对中位置为人工缺陷对比试样的待测弧面的无缺陷区域，调节超声波C扫描仪的声程调节旋钮，使超声波穿透波处于超声波C扫描仪示波屏中间位置，调节超声波C扫描仪的增益旋钮，使穿透波幅值达到超声波C扫描仪显示屏满刻度的80％，此时所确定的超声波C扫描仪增益值参数即为起始灵敏度；检测时在起始灵敏度的基础上增益值提高预设值作为扫查灵敏度，利用超声波C扫描水浸喷水耦合纵波穿透法对人工缺陷对比试样的待测弧面进行检测，当两探头同步移动到模拟分层及脱粘区域时超声波C扫描仪检测得到的穿透波幅值在超声波C扫描仪显示屏满刻度的20％以下或无穿透波，说明扫查灵敏度校准有效；

步骤3：使用超声波C扫描水浸喷水耦合纵波穿透法对碳纤维缠绕压力容器的待测弧面进行检测；检测时，将碳纤维缠绕压力容器内部注水，并使水覆盖住碳纤维缠绕压力容器的待测弧面，然后将超声波发射探头浸入水中，将超声波接收探头采用喷水方式耦合在碳纤维缠绕压力容器待测弧面的外部，调节超声波发射探头和超声波接收探头使两探头声束在始终对中，并使两探头沿轴向对碳纤维缠绕压力容器的待测弧面进行超声波C扫描水浸喷水耦合纵波穿透法扫描，同时超声波C扫描仪显示扫描结果；

步骤4：若两探头检测的待测弧面某个检测点的穿透波幅值在超声波C扫描仪显示屏满刻度的20％以下或无穿透波则判定为待测弧面中的该检测点存在分层及脱粘缺陷；若两探头检测的待测弧面某个检测点的穿透波幅值在超声波C扫描仪显示屏满刻度的20％～80％之间为待测弧面中的该检测点的材料组织树脂不均由于该材料的成型工艺，会存在树脂混合不均的现象即贫胶或聚胶现象)，若两探头检测的待测弧面某个检测点的穿透波幅值在超声波C扫描仪显示屏满刻度的80％以上为待测弧面某个检测点粘接完好。

本发明的有益效果：