螺栓无损检测方法综述

　　螺栓作为工业现场中最为常用的连接件，普遍应用于航空航天、船舶轮机、桥梁建设、化工设备、新能源等领域的关键设备中。由于其具有施工简单、受力性能好、可拆换、耐疲劳以及在动力荷载作用下不致松动等优点，在用于可拆卸零件和传递载荷上有着不可替代的作用，因此成为当前主要的连接、密封方式。螺栓一旦在运行中突然断裂失效。或者在某些关键部位发生松脱，将会造成重大的损失甚至灾难性后果。因此，螺栓的破坏原因及其检测技术成为当前迫在眉睫的研究内容。

　　根据当前对螺栓连接的研究，其结构完整性破坏主要有螺栓松脱和螺栓失效断裂两种形式。

　　1螺栓松脱

　　螺栓的松脱通常认为是导致机构完整性破坏的重要原因。螺栓连接最大的优势在于能承受大的载荷的情况下并可重复装配和拆卸。所以螺栓连接可拆卸的主承力结构服役前，螺栓都按照要求处于拧紧状态。在实际使用过程中，如若使用不当。或在多次机器启推压力的波动、温度循环载荷作用、组装时所施加预紧力不平衡，也会造成螺栓松动、螺母脱落等问题。如果松动问题发现不及时，极易发生安全事故，造成严重的后果。

　　2螺栓失效断裂

　　螺栓失效断裂则是导致机构完整性破坏的又一重要原因。断裂的成因主要有腐蚀、裂纹以及氢脆。受到腐蚀的螺栓在严重过载的情况下，会发生断裂。历史数据分析表明由于腐蚀而导致螺栓失效的情况非常少，约90％以上的文章论述了螺栓属于疲劳失效。

　　螺栓无损检测方法介绍

　　当前，螺栓检测从开始到现在已经有几十年的历程。对螺栓失效形式的检测方法出现了很多。下面就螺栓失效检测来介绍近年在螺栓检测上的技术突破。

　　1螺栓超声波检测法

　　螺栓超声波检测是当前应用最广泛的无损检测方法之一，它是根据反射回波在超声波仪器荧屏上的位置和波幅大小判断缺陷的大小和位置。超声波裂纹检测工作原理：由超声波的基本特性得知，当波遇到障碍时，将发生反射，而障碍的几何尺寸相对于波长很大时，声波将不能继续地向前传播而全部反射(折射)；而障碍的几何尺寸相对于波长较小时，声波将绕过障碍物继续沿以前的路径向前传播。当螺栓齿根存在裂纹时，将扩大了原来齿根部位对声波的阻挡作用，原来可以绕过齿根部位的声波大量地被阻挡，于裂纹向纵深伸展，将原来没有被阻挡的声波也反射回来。加大了反射回探头的声波能量，从而在荧光屏上产生了一个远远高于正常齿形波波高的缺陷波。由此便可以检测是否有裂纹存在。当前常用的超声波高频探头：纵波斜探头，横波斜探头。当螺栓两端面为平面时，采用纵波小角度探头(角度视探测的螺纹区长度及端面直径来确定)在一端面扫查对侧：端面无法放置纵波探头时，再采用横波斜探头扫查。其中纵波小角度斜探头的声束轴线对准螺纹根部裂纹时检测灵敏度优于纵波直探头。

　　2磁粉检测法

　　磁粉检测工作原理：利用铁磁性材料表面和近表面缺陷的漏磁场吸附磁粉显示磁痕，所以检测灵敏度高，可检测微米级宽度的缺陷，并且能直观地显示出缺陷的特性。常用的磁粉检测方法有磁轭法、线圈法、直接通电磁化法和感应电流法等心。该方法的局限在于需要将整个螺栓(主要是螺纹部位)完全清洗处理之后才能进行表面检测。不仅工作量大、工序繁琐、检测效率低，而对于一些不好拆卸的螺栓，强行拆卸又容易造成螺栓损伤，所以该方法的实现有一定的难度。

　　3磁记忆检测法

　　磁记忆检测方法原理是：当铁磁性构件受到外部载荷作用时，受地球磁场激励，在应力和变形集中区域会发生具有磁致伸缩性质的磁畴组织定向和不可逆的重新取向，磁畴组织的重新取向会导致构件内部产生新的磁状态。金属构件表面的这种磁状态记忆着微观缺陷或应力集中的位置，即所谓的磁记忆效应。

　　4压电阻抗技术

　　压电阻抗技术探伤工作原理：当螺栓联接结构时，螺栓预紧力转化为压力作用。螺栓预紧力越大．螺栓联接界面实际接触面积越大，通过的超声波越多，接收到的响应信号越强。故螺栓预紧力越大，聚焦信号幅值越大。通过分析聚焦信号的幅值可确定螺栓预紧力大小，判断螺栓的联接状态。

　　5固有频率法

　　一般情况下如果在结构中某部分发生损伤，会导致整个结构固有频率发生改变。在大型工程结构发生损伤时，整体频率变化的主要原因在于结构局部刚度损失，同时还受损伤位置不同的影响。从理论上来讲，结构发生损伤后固有频率会下降，利用结构发生损伤前后频率的变化可以发现结构是否有损伤的存在，同时结构的固有频率是最容易测量且比较精确的。

　　螺栓由于其当前在机械设备固定和密封上的广泛使用，所以松动或者断裂导致的螺栓连接失效会对工业设备和操作人员造成巨大的损失，对螺栓失效的检测自然会成为越来越受人关注的技术，通过对现有技术的分析，未来的螺栓无损检测技术会有更多新的发展方向。