Befæstelseselementer anvendes i øjeblikket meget inden for tekniske områder som maskiner, byggeri, broer og olieproduktion. Som den grundlæggende enhed af store strukturelle dele vil mange fastgørelseselementer have defekter såsom revner, korrosion, grober og menneskeskabte skader under arbejdet, og revnedefekter udgør en meget stor andel og skadelighed, hvilket alvorligt truer den eksisterende struktur og organisationens sikkerhed og pålidelighed.
Revnedetektion er at detektere og evaluere den mekaniske struktur for at bestemme, om der er en revne, og derefter bestemme placeringen og omfanget af revnen. Med den hurtige udvikling af moderne maskinfremstilling, elektronisk teknologi og computerteknologi er ikke-destruktiv testteknologi blevet stærkt udviklet, og revnedetekteringsteknologi er også blevet hurtigt udviklet. Denne artikel introducerer først traditionelle revnedetekteringsmetoder og opsummerer moderne ikke-destruktive detektionsmetoder baseret på wavelet-analyse og elektromagnetiske (hvirvelstrøm) impulser og peger på de hot spots og retninger for udviklingen af fastgørelsesmetoder til revnedannelse.
1. Traditionel revnedetekteringsmetode
Der er mange traditionelle revnedetekteringsmetoder, som kan opdeles i to kategorier: konventionel detektion og ukonventionel detektion. Konventionelle testmetoder inkluderer virvelstrømsafprøvning, gennemtrængende test, magnetisk partikeltest, radiografisk test og ultralydstest; ukonventionelle testmetoder inkluderer akustisk emission, infrarød test og laser holografisk test.
(1) Rutinemæssige testmetoder
På nuværende tidspunkt bruger den generelle enkle revnedetektering inden for tekniske områder såsom maskiner, byggeri og olieproduktion alle konventionelle detektionsmetoder. Der vedtages forskellige inspektionsmetoder for forskellige institutioner. F.eks. Bruges ultralydsinspektion hovedsageligt til inspektion af metalplader, rør og stænger, støbegods, smedning og svejsning såvel som broer, huskonstruktioner og andre betonkonstruktioner; radiografiske inspektioner anvendes hovedsageligt til maskiner, påvisning af støbegods og svejsning inden for våben, skibsbygning, elektronik, rumfartsindustri, petrokemiske produkter osv .; magnetisk partikeltestning anvendes hovedsageligt til metalstøbning, smedning og svejsning; magnetisk partikeltestning anvendes hovedsageligt til metalstøbegods, smedning og svejsning. Gennemtrængningstestning anvendes hovedsageligt til ikke-jernholdige og jernholdige metalstøbegods, smedegods, svejseelementer, pulvermetallurgidele og keramik, plast og glasprodukter; virvelstrømsafprøvning bruges hovedsageligt til detektering af fejl og afprøvning af ledende rør, stænger og ledninger. Materiel sortering. Til detektering af fastgørelsesrevner kan ultralydstest og virvelstrømstest bruges. For eksempel i den eksperimentelle undersøgelse af de bedste hvirvelstrømsdetekteringsparametre for små revner i fastgørelseselementer er der opnået det bedste detektionsparameterafsnit, hvor hvirvelstrømsdetekteringsparametrene for små revner og fasesignalet er lineære, hvilket kan forbedre detektionen nøjagtighed af små revner i søjler og den eksterne type Valget af parametre til fastgørelsesvirvelstrømsprøvning har en vigtig vejledende rolle. Virvelstrømsdetektion har imidlertid mange interferensfaktorer og kræver speciel signalbehandlingsteknologi. Derudover er der en lambølge-formerings-energispektrumstruktur-revnedetekteringsmetode, der har egenskaberne stærk gennemtrængningsevne, høj følsomhed, hurtig og bekvem, men nogle gange opstår blinde områder, der opstår blokeringer, og der kan ikke findes revner på kort afstand. Det er vanskeligt at kvalitativt og kvantitativt karakterisere de fundne mangler. For de fleste befæstelseselementer anvendes detekteringsmetoder for magnetisk partikel og detektion af fluorescerende fejl. Opdagelseseffektiviteten er relativt høj, men den bruger arbejdskraft og materielle ressourcer og skader folks' s helbred. På grund af menneskelige faktorer er der ofte savnede inspektioner.
(2) Ukonventionelle detektionsmetoder
Ved test af fastgørelseselementer for revner kan ukonventionelle testmetoder overvejes, hvis konventionelle testmetoder ikke opnår det krævede formål. Her er tre almindeligt anvendte ukonventionelle metoder til detektion af revner.
1) Akustisk emissionsteknologi. Denne teknologi er den mest modne inden for revnedetektering af trykudstyr. Det har opnået ideelle resultater i sikkerhedsvurderingen af trykbeholdere og trykrørledninger. Det er også blevet kraftigt udviklet i revnedetektering af rumfart, kompositmaterialer osv. Til revnediagnosen for roterende maskiner har der været en vis grad af udvikling hovedsageligt inden for påvisning af træthedssprækker i roterende aksler, gear og lejesprækker. Fordelen ved akustisk emission er, at det er en dynamisk detektionsmetode. Den energi, der detekteres ved akustisk emission, kommer fra selve det objekt, der testes, snarere end tilvejebragt af ikke-destruktivt testudstyr som ultralyds- eller radiografisk test. Akustisk emissionsdetektion er meget følsom over for defekter og kan detektere og evaluere den aktive defektstatus i strukturen som helhed. Ulempen er, at detektionen i høj grad påvirkes af materialet; detektionsrummet påvirkes af elektrisk støj og mekanisk støj positioneringsnøjagtigheden er ikke høj, og identifikationen af revner kan kun give begrænset information.
2) Infrarød detektion. Bruges hovedsageligt i kraftudstyr, petrokemisk udstyr, mekanisk procesdetektion, branddetektion, afgrødesorter og ikke-destruktiv detektion af defekter i materialer og komponenter. Fordelen ved infrarød ikke-destruktiv testteknologi er, at det er en berøringsfri testteknologi med høj langdistance-rumopløsning, sikker og pålidelig, harmløs for menneskekroppen, høj følsomhed, bred detektionsområde, hurtig hastighed og ingen påvirkning på det objekt, der testes. Ulempen ved infrarød detektion er, at detektionsfølsomheden er relateret til den termiske emissivitet, så den forstyrres af overfladen af teststykket og baggrundsstrålingen og påvirkes af defektens størrelse og nedgravede dybde. Opløsningen af det originale testemne er dårlig, og defektens form og størrelse kan ikke måles nøjagtigt. Og placeringen, fortolkningen af testresultaterne er mere kompliceret, der kræves en referencestandard, og testoperatøren skal trænes.
3) Laserholografisk detektion. Bruges hovedsagelig til bikagestruktur, inspektion af kompositmateriale, massiv raketmotorskal, isoleringslag, belægningslag og drivmiddelkorninterfacefejlinspektion, trykplade loddeforbindelse kvalitetskontrol og trykbeholder træthed revne inspektion osv. Dens fordele er bekvem detektion, høj følsomhed, ingen specielle krav til det testede objekt og kvantitativ analyse af defekter. Ulempen er, at de dybt nedgravede afbindingsfejl kun kan opdages, når afbindingens område er ret stort. Derudover udføres laserholografisk detektion for det meste i et mørkt rum, og strenge vibrationsisoleringsforanstaltninger er nødvendige, hvilket ikke er befordrende for påvisning på stedet og har visse begrænsninger.
2. Ny teknologi til moderne revnedetektering
Med den hurtige udvikling af videnskab og teknologi har ingeniørfelter såsom maskiner, byggeri og olieproduktion højere og højere krav til revnedetektion. Derfor er der opstået mange nye revnedetekteringsteknologier. Metoder til detektering af revner baseret på signalbehandling og elektromagnetisk (hvirvelstrøm) puls ikke-destruktiv test er nye teknologier, der almindeligvis anvendes i moderne tid.
(1) Knækdetektionsmetode baseret på wavelet-analyse
Med udviklingen af signalbehandlingsteknologi er der opstået revnedetekteringsmetoder baseret på signalbehandling, herunder tidsdomæne, frekvensdomæne og frekvensdomænemetoder, herunder Fourier-transformation, kortvarig Fourier-transformation, WignerVille-distribution og Hilbert -Huang-transformation (HHT) , adskillelse af blind kilde osv. Blandt dem er wavelet-analysemetoden den mest repræsentative. Metoderne til identifikation af revner direkte ved hjælp af wavelet-analyse kan opdeles i følgende to typer:
1) Analysemetode baseret på tidsdomænesvar. Omfatter metoden til anvendelse af entallige punkter på tidsdomæne-dekomponeringskortet, metoden til anvendelse af ændringen af wavelet-koefficienter og metoden til anvendelse af energiforandring efter wavelet-nedbrydning. Analysemetoden baseret på tidsdomænesvar har til formål at finde det øjeblik, hvor der opstår revnedannelse.
2) Analysemetode baseret på rumlig respons. Det er at erstatte tidsaksen for tidsdomænesvarssignalet med den geografiske koordinatakse for den rumlige position og bruge det rumlige domænesvar som input til wavelet-analyse. Baseret på metoden for rumlig domænesvaranalyse kan placeringen af revnen bestemmes. Selve wavelet-metoden kan kun bedømme det tidspunkt, hvor skaden opstår, eller hvor skaden opstår, og den førstnævnte har flere applikationer. Hvis du vil identificere små revner, skal du kombinere wavelet med andre metoder til at opdage revner.
(2) Elektromagnetisk (hvirvelstrøm) impuls ikke-destruktiv test
Elektromagnetisk teknologi kombinerer mange funktioner såsom ultralydstest, virvelstrømsbilleddannelse, array hvirvelstrøm og pulserende virvelstrømstest for at danne en ny moderne elektromagnetisk testteknologi. De almindelige revnedetekteringsteknologier inkluderer pulserende virvelstrømstest, pulserende hvirvelstrøm termisk billeddannelsesteknologi, pulserende hvirvelstrøm og elektromagnetisk akustisk transducer (EMAT) dobbelt-probe ikke-destruktiv testning og metal magnetisk hukommelsestestteknologi.
Pulse hvirvelstrøm bruger en pulsstrøm til at excitere spolen, analysere det tidsdomæne transiente respons signal induceret af detektionssonden og vælge topværdien, nul-krydsetid og spids tid for signalet for kvantitativt at opdage revnen. Yang Binfeng fra National University of Defense Technology og andre har brugt eksperimenter for at bevise, at pulserende virvelstrøm kvantitativt kan opdage revner i forskellige dybder på teststykket med kun en scanning; nogle forskere bruger den alternative teknologi til harmoniske spoler til at udføre pulserende hvirvelstrømsdetektion og bruger sit eget elektriske felt til at lede. Ændringen i form af den elektriske dipol, der er bidraget med det samlede elektriske felt, er højere end ændringen på lederen målt ved magnetfeltsensor, og fordelingen af den elektriske dipol i revneområdet viser sig at detektere revnen.
Ulempen ved pulserende hvirvelstrøm er, at topværdien af pulserende hvirvelstrømsignal let påvirkes af andre faktorer (såsom lift-off-effekt), og detektionsevnen for pulserende hvirvelstrømssonde vil påvirke påvisningen af revner.
Pulserende virvelstrømsbilleddannelsesinstrumenter bruger alle spoler som inspektionssensorer. Nogle mennesker bruger Hall-sensorer som inspektionssensorer. I de senere år er superkvanteinterferensinstrumenter begyndt at blive anvendt på området for ikke-destruktiv inspektion. Anvendelsen af pulserende hvirvelstrømsteknologi med termisk billeddannelse eliminerer lift-off-effekten i andre detektioner og undgår forvrængning af billedresultaterne.
Nogle forskere bruger en YNG-laser, der ligner en Gaussisk stråle til at trænge ind i overfladen af metalpladen ved hjælp af pulserende virvelstrøm og elektromagnetisk akustisk transducerdetekteringsteknologi til at identificere revnen ved den pludselige ændring af ultralydsbølgeformen eller den pludselige stigning i frekvensen. komponent i bølgeformen, når laseren bestråler revnen. .
3. Hot spots for crackforskning
På nuværende tidspunkt forbliver forskningen i detektering af fastgørelsesrevner kun på traditionelle detektionsmetoder. For at udvikle detektionsteknologi og løse praktiske applikationsproblemer er hotspots for identifikation af revnedannelse hovedsageligt koncentreret i følgende to aspekter: Den ene er at overveje usikkerhed Den statistiske identifikationsmetode for indflydelse, den anden er identifikationen af fastgørelsesmikrobrud.
Der vil være mange usikkerheder ved detektering af revnedannelse, så der foreslås en statistisk inferensmetode til at håndtere systemidentifikationsproblemet. Med den hurtige udvikling af skadesidentifikationsforskning er forskningen i metoder til skadesidentifikation baseret på sandsynligheds- og statistikteori fortsat med at uddybe. På nuværende tidspunkt er de vigtigste forskningsanvendelsesområder for denne metode systemidentifikation og mønstergenkendelse.
Der er metoder til at detektere mikro-revner i fastgørelseselementer, såsom mikro-crack-detektion baseret på ICT-teknologi og laserassisteret opvarmningsbaseret laser-ultralydsfangstmetode til at identificere mikro-revner, men de har alle deres begrænsninger. For eksempel er begrænsningen af detektion af mikro-crack baseret på IKT-teknologi, at den grå værdi i det indsamlede billede er forskellig fra baggrundsgråværdien. Hvis den grå værdi ikke er meget forskellig fra den grå værdi i baggrunden, er detaljerne sværere at skelne mellem. Billedkvalitet gør billedoptagelse vanskelig og stiller samtidig højere krav til efterbehandling af billedet. Når VG Studio MAX-softwaren bruges til at udtrække mikro-revner, er det desuden nødvendigt at udtrække det rum, der indeholder alle mikro-revner, hvilket er usikkert. Baseret på laserassisteret opvarmning er begrænsningen ved at identificere mikro-revner, at operationen er mere kompliceret og ikke kan detekteres i barske miljøer, så den skal endnu ikke udvikles.
Med den kontinuerlige udvikling af samfund og økonomi bliver kravene til fastgørelsesmetoder til revnedetektering højere og højere. Det skal opfylde kravene til realtids online detektion, høj følsomhed, enkel betjening og modstand mod ekstern interferens. Det kan bruges i barske eksterne miljøer. Arbejde; hurtigt og præcist opdage placeringen, størrelsen, bredden, dybden og udviklingstendensen for revnen detekteringsresultatet kan vises i billedtilstand og kan analyseres; det integrerer hurtig detektionshastighed, høj effektivitet og intuitive resultater.
