作为工业设备与基础设施的关键承载部件，螺栓虽小却攸关全局——其服役状态直接影响风电塔筒结构稳定性、高铁轨道平顺度以及重型装备运行可靠性。然而，在复杂工况及交变载荷作用下，传统检测技术长期面临两大挑战：一是难以精准识别微裂纹、内部腐蚀等隐性缺陷，二是缺乏对预紧力动态衰减的有效监测手段，导致潜在安全隐患难以根除。针对行业共性痛点，“汕头牌”汕头超声结合多年技术积淀，创新构建"智能无损检测-实时预紧力监测-全生命周期管理"的全链条系统性解决方案。该方案能够攻克复杂场景下的螺栓健康状态评估难题，为工业装备安全运行及智能化运维升级提供强有力的技术支撑。
螺栓伤损形式多样——表面裂纹、内部腐蚀、应力集中……面对不同螺栓结构的精准检测需求，汕头超声推出了三大定制化解决方案，采用最新研发的CTS-PA32BM相控阵全聚焦3D实时成像检测仪，配合高精度专用探头，实现螺栓缺陷高效检测，为风电、轨交、能源等严苛工业场景提供全方位、零盲区的螺栓健康守护。
CTS-PA32BM相控阵全聚焦3D实时成像检测仪
汕头超声CTS-PA32BM相控阵全聚焦3D实时成像检测仪，集相控阵（PAUT）、实时3D全聚焦（TFM）、多模态成像于一体，聚焦点数高达100万点，帧率100fps，支持4D动态显示。仪器符合T/CASEI 046-2024《钢制承压设备焊接接头3D全聚焦相控阵超声检测》团体标准要求。
针对桥梁紧固件、压力容器法兰螺栓等平面检测场景，传统检测手段常因灵敏度不足而漏检微小裂纹，埋下重大安全隐患。汕头超声采用CTS-PA32BM相控阵全聚焦3D实时成像检测仪与高精度面阵探头组合方案，实现大面积高速扫查，实时生成高分辨率3D图像，让缺陷一目了然。
图1.1为平面检测面螺栓，螺栓尺寸为不同规格，螺栓中随机分布有裂纹缺陷。不同规格平面螺栓3D检测结果动图中，清晰显示出螺栓内部裂纹缺陷，缺陷深度、形态直观呈现。
图1.1 不同规格尺寸平面螺栓
针对发动机曲轴螺栓、凹槽结构连接件、轨道交通凹面螺栓等复杂曲面检测场景，传统探头往往难以紧密贴合，导致检测盲区，严重影响结构安全性评估。汕头超声采用CTS-PA32BM相控阵全聚焦3D实时成像检测仪，配合创新设计的凹面自适应专用探头，利用特殊结构设计，完美贴合曲面轮廓，无需旋转探头角度，即可完成整个螺栓的检测。
图1.2为曲面检测面螺栓，螺栓中均分布有4个人工裂纹缺陷（标记为1#～4#）。曲面螺栓3D全聚焦成像图，直观清晰地显示出1#～4#裂纹缺陷，且螺栓螺纹清晰可见，验证了方案对复杂曲面结构检测的可靠性。
图1.2 曲面螺栓缺陷分布示意图
曲面螺栓3D全聚焦成像
在航空航天发动机特种螺栓、精密设备空心螺栓、风电紧固螺栓等中空结构的检测中，传统超声技术常因穿透力不足而束手无策。汕头超声采用CTS-PA32BM相控阵全聚焦3D实时成像检测仪，配合自研的菊花阵探头，结合全聚焦算法，能够精准检测螺栓，实时呈现螺栓内部缺陷情况。
图1.3为内六角螺栓，螺栓尺寸为不同规格，且螺栓中随机分布有裂纹缺陷。不同规格内六角螺栓2D检测结果动图中，清晰显示了螺栓中存在的裂纹缺陷，且缺陷测量的深度信息与缺陷实际深度一致，解决了复杂内六角螺栓的检测难题。
图1.1 不同规格尺寸的内六角螺栓
不同规格内六角螺栓2D检测结果
螺栓连接结构失效是风电机组事故的主要诱因之一。在风力发电机组运行过程中，螺栓预紧力不足会导致连接松动、疲劳断裂，甚至引发重大设备故障。特别是在极端环境下，螺栓长期承受风载与振动，预紧力失效可能导致螺栓松动甚至断裂。针对这一行业痛点，汕头超声自主研发的CTS-1200BM螺栓预紧力电磁超声测试系统，采用先进的电磁超声技术，可对高强度螺栓进行原位、非接触式预紧力测量，无需打磨或耦合剂，测量精度高，操作便捷。
CTS-1200BM螺栓预紧力电磁超声测试系统
该系统采用电磁超声双波法（横波+纵波），通过算法和补偿方法消除螺栓原始长度和温度的影响，测量误差低至1～3%，单根测量时间小于10s，测量精度和效率远超传统扭力扳手。通过精确测量，可及时发现异常并处理，避免因螺栓失效引发的安全事故。
该系统适合风电机组在吊装、验收、巡检过程中对关键部位螺栓的预紧力测量，方便检测单位建立螺栓健康评估体系，预测预紧力松弛趋势，实现精准维护，延长设备寿命，降低维护成本。
CTS-1200BM螺栓预紧力电磁超声测试系统已在各地风电场成功应用，并通过持续升级优化提升了测试精度和可靠性。表1是CTS-1200BM螺栓预紧力测试系统在某风电厂1#风机吊装过程中对几个关键连接部位螺栓的预紧力测量情况，主要包括叶片与变桨轴承连接螺栓、轮毂与主轴连接螺栓、轴承座连接螺栓、塔顶与偏航连接螺栓、塔筒连接螺栓。测量结果显示，吊装过程中部分螺栓预紧力与设计轴力存在较大偏差。基于这些实测数据，现场及时调整了安装工艺，确保了连接可靠性，为工程顺利施工提供了重要技术保障。
表1
测量数据雷达图
螺栓预紧力测量现场
在深化工业检测技术协同应用的实践中，我们通过开放化设备集成进一步提升作业效率。一台智能平板终端，集成了CTS-PA32BM专用检测软件与CTS-1200BM螺栓预紧力测量软件。工程师可在统一操作界面上自由切换检测模块，实现一机双控，助力工程师在风电塔筒高空巡检、轨道交通动态维保等复杂场景中，完成缺陷三维定位与预紧力趋势预测，实现检测效率与决策精度的双重提升。
汕头超声依托自主研发的CTS-PA32BM相控阵全聚焦三维实时成像检测仪及CTS-1200BM电磁超声螺栓预紧力测试系统，初步形成了"智能检测-数据解析-动态预警-主动维护"技术闭环体系，并通过风电、轨交等典型场景验证了技术可行性。面向工业设备全场景应用需求，该方案覆盖常规工况、极端环境以及空心/曲面/异型等复杂结构螺栓检测领域，通过多维传感融合与智能算法优化，为行业提供更可靠的螺栓健康状态评估支持。未来将持续深化技术攻关，与行业伙伴协同完善标准体系，共同筑牢工业安全防线。
