浅谈涡流探伤仪探头的故障检查及修理方法

黄马褂 · 发表于 2013-12-1 10:51:59

浅谈涡流探伤仪探头的故障检查及修理方法
成都维修基地缪克平
摘要：涡流探伤是目前飞机维护修理时的重要检查手段之一，在民航它主要是用来检测查飞机、发动机及其部件（金属材料）表面或近表面的疲劳裂纹。它不受零件形状、尺寸的限制，不会对飞机或零件及环境造成污染，对人员无伤害，因此，它是飞机、发动机及其部件的检查或修理工作中的重要无损检测方法。涡流探伤仪及探头更是不可或缺的设备。
在涡流检测工作中，探头和涡流仪组成一个系统，用探头扫查被检工件的检测面，工件表面或近表面的不连续性引起涡流变化，在探头线圈中感应出微弱电信号，经涡流仪处理放大后显示出来，就可以检测出工件表面或近表面的缺陷。实际工作中，零件表面的粗糙度、探头连接正确与否、操作者手持探头的方式和施加的压力，以及探头储存方式是否恰当等因素，都可能造成探头故障或损坏。笔者将多年来在对飞机及其零部件涡流检测工作中发现和修理的笔式探头故障案例加以整理总结，以供读者参考。
关键词：检测线圈探头故障修理
一、涡流检测原理
涡流检测的基础是电磁感应原理，利用探头中产生的交变磁场在导电材料中会感应出涡流，当导电材料的特性发生变化时就会引起材料中涡流场的改变，从而导致探头的有关参数发生变化而发现材料的缺陷。探头线圈是用直径非常细的高强度漆包铜线按一定方式缠绕而成，在通与交流电时能产生交变的磁场，并在与其接近的导电体中激励产生涡流。同时，探头线圈还具有接收感应磁场、将感应磁场转换为交变的电信号的功能。从上述原理可以看出，探头在实施涡流检测工作中有着极其重要的作用，对于检测结果的好坏起着决定性的作用。
二、探头故障现象及原因分类
探头的故障现象表现为涡流仪显示屏上无信号或信号线上下无规律的跳动。故障可分为探头磁芯磨损、接触不良、探头损坏三种。造成探头故障的原因主要是使用方法不当或错误的操作方式、存储不良。
1、探头磨损：它发生在探头的顶部，即探头与零件接触的部位，在实际检测工作中，由于探头是直接与工件表面接触，扫查时致使保护膜减薄或破损后未及时更换，导致探头的顶部磨损，进而损伤线圈。表现为探头倾斜角度偏大，平衡点漂移。其原因有两种，一是工作者手持探头的方式不当和施加在探头上的压力过大，二是工件表面粗糙或是工件表面的杂质（金属屑、氧化物、灰尘、干固的油脂等）未清除干净而造成探头的磨损。

图1:直角探头磨损对比图 2：笔式探头磨损对比
2、探头接触不良：主要是由于工作者在进行探头和探头连接线的连接时，不按正确的方法旋转螺帽，而是错误的直接旋转探头，（如图3、4）使得探头接口与连接线针芯相互磨擦，破坏了连接线针芯的镀金层，这种磨损主要是造成探头接触不良。在实施涡流检测时，故障表现为涡流探伤仪显示屏上的扫描信号线在上下窜动。（如图6）

图3：正确的连接方式图4：错误的连接方式

图5：有裂纹的涡流信号图6：探头接触不良的涡流信号

3、探头损坏：有两种情况，一是探头磁芯磨损后未及时修理，造成探头线圈断路。另一种是笔式探头为了方便检查一些狭窄部位，生产探头的厂家通常把探头制成又细又长（图7）。

图7：特殊探头
它比普通笔式探头长了竟一倍。使用过程中容易将其折弯。存储不当时，这类探头一旦受压弯曲变形，（如图8）将会造成探头线圈的引线断裂，而无法修复。

图8：受压弯曲变形的探头
四、故障探头的检查和处理方法
发现探头有故障时，首先用三用电表检查探头的线圈和引线，方法是将三用电表调到检查通断档，连接方法如图9。打开三用电表后无接通指示说明线圈或引线已断，该探头就无法修理。如果探头线圈或引线完好，那就要检查探头和探头连接线的连接情况，轻轻晃动探头连接线，有接触不良时，三用电表上将会有时有时无的接通指示，若是将探头连接在涡流探伤仪上，轻轻晃动探头连接线，涡流探伤仪显示屏上将会有上下窜动的信号显示（如图4），即可确定该探头为接触不良。然后，根据检查情况确定修理部位。

图9：探头的检查方式
1、探头线圈磁芯磨损的修理：
修理的材料有AB胶一套、无水乙醇适量、棉签一支、小棒一根。方法是：第一步，用棉签蘸无水乙醇反复清洗探头的磨损处，清洗干净后风干待用，必要时用抛光砂纸轻轻打磨,一定要注意不要伤及线圈。第二步，调制胶液，按AB胶说明书上的比例调制AB胶，一个探头准备约1毫升的量即可。第三步，将待修理的探头顶部向上固定好，用干净的小棒挑起调制好的AB胶放于探头顶部,并将胶压实,去除胶内的气泡,将胶整理成半球形，（如图10、图11）常温下固化24小时即可。修理后的探头在使用前应按JJG(民航)0061-2001《涡流仪检定规程》进行综合灵敏度校验，将修理后的探头与一台经校验合格的涡流探伤仪相连，检查探头的灵敏度，若灵敏度不够，可适当地减薄胶的厚度，直到灵敏度达标为止。

图10:探头修理过程

图11:修理前后的探头

2、探头接触不良的修理：方法有两种，一是将探头连接线接头处的针芯用无水乙醇擦拭干净，然后用电烙铁（注意：应用直径较小的电烙铁头，并且温度不宜过高，以刚好能将锡熔化即可，否则容易破坏探头连接线接头处的绝缘层）给连接线接头处的针芯上一层锡，以加大针芯的直径。另一种方法是，用较细的尖嘴镊子或针将探头接口处的簧片向内拨，目的是缩小探头接口的孔径，两种方法根据实际情况任选一种，均可消除探头和连接线接触不良的故障。

图12：给连接线针芯上一层锡
以上介绍了几种常见的探头故障及其修理方法。探头是涡流检测系统的关键部分，对涡流检测结果的可靠性具有决定性的作用。涡流探头价格较高，同时又是易损件，因此，了解涡流探伤的检测原理，掌握和养成正确的操作手法，抛弃不良的操作习惯，工作过程中随时检查探头保护膜的情况，及时更换破损的保护膜，建立良好的储存方式等，既能提高涡流检测的可靠性，又能降低检测成本。