欢迎来到河北顺天电极有限公司官网!

联系方式/Contact Us

河北顺天电极有限公司

地址:涞水县义安经济开发区

销售总经理:张永清  15831526666

电话:86-312-4699626 4699773

传真:86-312-4699736 4699735

Email:lsccdjc@163.com

网址:www.ccdj.com.cn

您现在的位置:首页 >> 新闻动态 >> 行业动态 >> 超声波无损检测在大规格炭电极中的应用研究

字号:   

超声波无损检测在大规格炭电极中的应用研究

浏览次数: 日期:2013年7月31日 10:41

 

 

超声波无损检测在大规格炭电极中的应用研究

王金铎,陶国新,李童,王洪珍,李鹏

河北顺天电极有限公司,河北 涞水 074100

摘要运用超声波无损检测仪对大规格炭电极成品进行内部缺陷的无损检测。本文主要采用透射法,采用较高的测试电压,实现对大规格炭电极的检测。通过对多批次电极的实际检测,得出不同规格电极的声速标准,从而对电极的质量进行控制,更好的指导生产。

关键词:大规格炭电极;超声波;无损检测;透射法

The examination of ultrasonic non-destructive detection in large-sized carbon electrodes

WANG Jin-duo, TAO Guo-xin, LI Tong, WANG Hong-zhen, LI Peng

(Hebei Suncheon Electrode Co,Ltd., Hebei Laishui 074100,China)

AbstractWe detect the internal defect in the finished large-sized carbon electrode with the ultrasonic non-destructive detector. In this paper we achieve the detection of large-sized carbon electrode by using transmission method with high detection voltage. We get the sound speed range of different specification carbon electrode by detecting multiple batches of carbon electrode. So we can control the quality of carbon electrode and guide the manufacture.

Key word: large-sized carbon electrode; ultrasonic; non-destructive detection; transmission method

 

 

 

炭电极是工业硅、铁合金、电石等矿热炉冶炼过程中极为重要导电消耗材料,是冶炼中将电能转换为热能的桥梁,同时又是影响产品产量、质量、电耗的主要因素之一。

大规格炭电极直径达Ф1400㎜,长度达3000,如何对大规格炭电极内在质量进行检测,及时发现不合格品,防止进入下一道工序,降低生产成本,一直是碳素质量检验工作者想要解决的课题。

目前行业内炭电极的内部质量检验,多利用锤击法和机械切段切片法判断是否存在缺陷,锤击法简单易行,但对大规格电极失去了效果,机械切段切片法耗时长成本高,已不能满足大规格炭电极内部质量检验的需要。

超声波检测法(反射法)在小规格石墨电极上已应用,对电极质量的检测起到了积极作用。但大规格炭电极因其直径大,本体长,常规的超声波反射法检测无法实现。我们公司通过与某大学超声波科研机构合作,研究开发出超声波透射法对大规格炭电极的检测方法,制定出适用于公司产品的超声波检验标准,从而有效地保证了大规格炭电极的产品质量。

1.    超声波检测应用分析

1.1 超声波传播特点

超声波具有以下特点:一、超声波声束能集中在特定的方向上,在介质中沿直线传播,具有良好的指向性,能量比声波大得多。二、超声波在固体中的传输损失很小,探测深度大,由于超声波在异质界面上会发生反射、折射等现象,尤其是不能通过气—固界面。如果产品中有气孔、裂纹、分层等缺陷,超声波传播到产品存在缺陷的界面处时,就会全部或部分反射。

1.2 检测参数设置

本检测法采用“透射法”,即用一个发射换能器重复发射脉冲波,让超声波在检测电极中传播,然后由接收换能器接收。当超声波经电极中传播后,它将携带有关炭电极内部结构的信息。准确测定声波参数,就可以推断炭电极内部的结构缺陷。

由于大规格炭电极的体积大,透射长度大,声波在传播过程中衰减严重,常用的超声波检测仪器很难采集到完整的声波参数。我们根据声波的传播特性,专门研究特制了换能器,将超声波的发射频率由50kHz降低为25kHz,使其穿透性更强。同时提高检测电压,增加声波的触发能量,实现声波参数的采集,达到对大规格炭电极检测的目的。

2.    超声波检测仪的校正

我们采用的是一台双换能器,首波自动判读的超声波检测仪。该仪器的校准采用空气校正法。具体步骤如下。

空气中声速的理论计算值:V02.1-1

式(2.1-1)中:V0 =空气中声速计算值,m/s

               T=空气温度,℃。

  取常用平面换能器一对,接于超声波检测仪上,开机预热十分钟,在空气中将两换能器辐射面对准,在改变两辐射面间隔的情况下(如100mm,200mm,300mm,400mm,测出相应于各间距的声速读数v1,v2,v3,v4.

空气声速计算值V0与空气声速实测值Vk之间的相对误差Er按下列公式计算:

Er=×1002.1-2

计算所得的Er不应超过±0.5%4。若超出范围应调整零声时。具体操作是将两换能器的辐射面紧贴,采集声时数据,将此时采集到的声时作为相对零声时再次进行校正。

3、检测方案的确定

3.1检测电压的选择

我们采用的超声波检测仪设有三个电压档,250V500V1000V,根据电极长度的不同选用不同的检测电压。依据在检测器接收信号不受影响的前提下尽量选用小电压的原则,通过对不同长度电极的检测,我们得出不同长度电极的检测电压,如表1

1:不同长度电极的检测电压

电极长度(mm               检测电压(V

600

601~2000

2001

 

 

250

500

1000

 

 

 

3.2检测点数的确定

    大规格炭电极体积较大,出现的内部缺陷隐藏性更强,如何在较少的检测点内更好的检测出电极内部缺陷是我们面对的首要难题。我们通过研究电极的成型过程,分析电极掉炉的原因摸索出电极的几个关键检测点。检测点覆盖电极的中心部位和电极导电端面。检测方案分常规检测和加密监测。常规检测为每隔300~500mm沿圆周均匀分布设置检测点。对疑似问题电极采取加密检测,每隔100mm设置检测点。表2为根据电极直径的不同,制定的常规检测点数。

 

2:不同规格电极的常规检测点数

电极规格(mm)     中心检测点数   端面检测点数

φ800~960      

φ1020~1060

φ1146~1320

 

2

4

4

 

6

10

12

 

3.3电极声速标准的确定

我们对多批量的电极成品进行了超声波检测,在得到较多数据的前提下,对数据进行科学的统计分析。采用正态分布统计方法,根据市场上回馈的电极使用情况,筛选出95%的电极声速标准作为合格电极的声速标准。然后将一批检测合格的电极发货,并监测其使用情况,再对数据范围进行修订。最后制定出适合本公司产品的检测标准。当检测电极的声速值超出规定范围时,对电极做判废处理。表3是我公司检测标准中规定的不同规格电极的声速标准。

 

3:不同规格电极的声速标准

电极规格(mm    声速(km/s       典型体密(g/cm3

Φ800~960            2.35±0.1               1.62     

Φ1020~1060          2.38±0.1               1.63   

Φ1146~1320          2.40±0.1               1.64   

 

4 实际检测问题解析

在用超声透射法检测电极过程中,常会遇到一些问题,以下是具体分析。

4.1检测无首波

此种检测仪是通过首波的自动判读来获取声参数的,因此首波能不能出现对电极内部质量的判断至关重要。在实际检测中我们遇到此种情况较多。大部分无首波现象是由外部振动干扰引起的,只有少数情况证明是电极内部有重大缺陷。

当检测某电极时出现无首波现象的点时。我们可以根据该电极其他点的声时参数在空气中进行找波。如φ960mm电极的某一点无波,而相邻点的声时参数是855.60µs。我们将两个换能器在空气中相隔大约855.60×10-6×340=29.1cm的距离进行数据采集,出现首波后再对电极进行检测,一般都能够找到首波。

若依据以上方法仍不能找到首波,将成为疑似问题电极。原因在于超声波在异质界面上会发生反射、折射现象。这时我们采用加密检测的方法,确定缺陷的范围。

4.2检测声速偏低

当我们对某根电极进行检测的时候发现有一点的声速明显低于其它点,且波形不饱满,振幅较小。通过破坏性检查该检测点贯穿的区域存在松散介质,即该区域的密实性不好,孔隙率较高。造成电极本体不均质,在高温环境下使用时易造成断裂等事故。

4.3检测声速偏高

实际检测中偶尔会出现某一点的声速较其他点高很多,波形不完整。原因是下料时大颗粒离析造成骨料(本身声速高)聚集,造成电极的不均质。

 

5 电极质量判定标准

5.1电极本体缺陷的判定

在用超声波检测电极过程中,当检测点中出现无首波现象,且通过4.1中的方法也无法找到时,确定缺陷范围后,做判废处理。

5.2电极均质性的判定

电极生产追求的是均质电极,我们通过超声波检测可以判断同一根电极的均质性或同一批电极的均匀性。我们规定了电极各检测点声速的极差范围:电极端面检测声速最大值与最小值的差值≤0.2km/s;电极端面的检测声速最大值与中心检测最小值差值≤0.3km/s。若超出以上范围则做判废处理。

 

6.   结论

6.1 通过增加超声波检测电压和降低发射频率能够实现对大规格炭电极的无损检测。

6.2 当检测电极直径加大时,增加检测点数可以提高检验准确率。

6.3通过检测电极声速可以评价同一根电极或同一批电极的均质性。

 

7.   参考文献

[1]  GB/T24210-2009,整体石墨电极弹性模量试验声速法[S].

[2]  超声波探伤编写组编著.超声波探伤[M].北京:水利电力出版社出版,1985.75~96

[3]  周贤,刘义伦等.炭素材料内部缺陷检测方法的探讨[J].炭素材料科学与工艺,200616卷第3期:29~31.

[4]  CECS 02:88-1988,超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程.中国建筑科学研究院编著

所属类别: 行业动态

该资讯的关键词为:

河北顺天电极有限公司

地  址:涞水县义安经济开发区
销售总经理:张永清  15831526666
电  话:86-312-4699626 4699773
传  真:86-312-4699736 4699735
Email:lsccdjc@163.com
网  址:www.ccdj.com.cn

冀ICP备11020976号  网站建设:中企动力  后台管理

河北顺天电极有限公司, 顺天电极, 特大电极, 石墨电极, 特大石墨电极, 电极,长城长电极, 炭电极, 顺天, 石墨, 顺天石墨电极