Bevestigingsmiddelen worden momenteel veel gebruikt op technische gebieden zoals machines, constructie, bruggen en olieproductie. Als basiseenheid van grootschalige constructiedelen zullen veel bevestigingsmiddelen defecten vertonen zoals scheuren, corrosie, putjes en door de mens veroorzaakte schade tijdens het werk, en scheurdefecten zijn verantwoordelijk voor een zeer groot deel en schadelijkheid, die de bestaande constructie ernstig bedreigt en de veiligheid en betrouwbaarheid van de organisatie.
Scheurdetectie is het detecteren en evalueren van de mechanische structuur om te bepalen of er een scheur is, en vervolgens om de locatie en omvang van de scheur te bepalen. Met de snelle ontwikkeling van de moderne machinebouw, elektronische technologie en computertechnologie, is de niet-destructieve testtechnologie sterk ontwikkeld en is er ook snel een scheurdetectietechnologie ontwikkeld. Dit artikel introduceert eerst traditionele scheurdetectiemethoden en geeft op basis hiervan een overzicht van moderne niet-destructieve detectiemethoden op basis van waveletanalyse en elektromagnetische (wervelstroom) pulsen, en wijst op de hotspots en richtingen van de ontwikkeling van scheurdetectiemethoden voor bevestigingsmiddelen.
1. Traditionele scheurdetectiemethode
Er zijn veel traditionele methoden voor het detecteren van scheuren, die kunnen worden onderverdeeld in twee categorieën: conventionele detectie en onconventionele detectie. Conventionele testmethoden omvatten wervelstroomtesten, penetrant testen, magnetische deeltjestesten, radiografisch testen en ultrasoon testen; Onconventionele testmethoden zijn onder meer akoestische emissie, infraroodtesten en laserholografische tests.
(1) Routinematige testmethoden
Momenteel gebruiken de algemene eenvoudige scheurdetectie op technische gebieden zoals machines, constructie en olieproductie allemaal conventionele detectiemethoden. Voor verschillende instellingen worden verschillende inspectiemethoden gehanteerd. Ultrasoon onderzoek wordt bijvoorbeeld voornamelijk gebruikt voor het inspecteren van metalen platen, buizen en staven, gietstukken, smeedstukken en lassen, maar ook voor bruggen, woningbouwconstructies en andere betonconstructies; radiografische inspecties worden voornamelijk gebruikt voor machines, Detectie van gietstukken en lassen op het gebied van wapens, scheepsbouw, elektronica, lucht- en ruimtevaart, petrochemie, enz .; magnetische deeltjestesten worden voornamelijk gebruikt voor metalen gietstukken, smeedstukken en lassen; magnetische deeltjestesten worden voornamelijk gebruikt voor metalen gietstukken, smeedstukken en lassen. Penetratietesten worden voornamelijk gebruikt voor non-ferro en ferro metalen gietstukken, smeedstukken, lasonderdelen, poedermetallurgische onderdelen en keramiek, kunststoffen en glasproducten; wervelstroomtesten worden voornamelijk gebruikt voor het opsporen van fouten en het testen van geleidende buizen, staven en draden. Materiaalsortering. Voor het opsporen van scheuren in bevestigingsmiddelen kunnen ultrasoon testen en wervelstroomtesten worden gebruikt. In het experimentele onderzoek naar de beste wervelstroomdetectieparameters voor kleine scheurtjes in bevestigingsmiddelen is bijvoorbeeld de beste detectieparametersectie verkregen waarin de wervelstroomdetectieparameters van kleine scheurtjes en het fasesignaal lineair zijn, wat de detectie kan verbeteren. nauwkeurigheid van kleine scheuren in staven en het externe type De selectie van de parameters voor het testen van de wervelstroom van bevestigingsmiddelen heeft een belangrijke leidende rol. Wervelstroomdetectie heeft echter veel interferentiefactoren en vereist speciale signaalverwerkingstechnologie. Daarnaast is er een methode voor het detecteren van scheurvorming in het energiespectrum van Lamb-golfvoortplanting, die de kenmerken heeft van een sterk penetratievermogen, een hoge gevoeligheid, snel en gemakkelijk, maar soms treden er blinde gebieden op, treden blokkades op en kunnen er geen scheuren op korte afstand worden gevonden. Het is moeilijk om de gevonden defecten kwalitatief en kwantitatief te karakteriseren. Voor de meeste bevestigingsmiddelen worden magnetische deeltjesdetectie en fluorescerende foutdetectiemethoden gebruikt. De detectie-efficiëntie is relatief hoog, maar het kost mankracht en materiële middelen en schaadt de gezondheid van mensen. Tegelijkertijd zijn er door menselijke factoren vaak gemiste inspecties.
(2) Onconventionele detectiemethoden
Als bij het testen van bevestigingsmiddelen op scheuren, conventionele testmethoden niet het vereiste doel bereiken, kunnen onconventionele testmethoden worden overwogen. Hier zijn drie veelgebruikte onconventionele scheurdetectiemethoden.
1) Akoestische emissietechnologie. Deze technologie is het meest volwassen op het gebied van scheurdetectie van drukapparatuur. Het heeft ideale resultaten behaald bij de veiligheidsbeoordeling van drukvaten en drukleidingen. Het is ook krachtig ontwikkeld bij het opsporen van scheuren in de ruimtevaart, composietmaterialen, enz. Voor de scheurdiagnose van roterende machines is er een zekere mate van ontwikkeling geweest, voornamelijk bij het opsporen van vermoeiingsscheuren in roterende assen, tandwielen en lagerscheuren. Het voordeel van akoestische emissie is dat het een dynamische detectiemethode is. De energie die wordt gedetecteerd door akoestische emissie is afkomstig van het te testen object zelf, en wordt niet geleverd door niet-destructieve testapparatuur zoals ultrasoon of radiografisch testen. Akoestische emissiedetectie is erg gevoelig voor defecten en kan de actieve defectstatus in de constructie als geheel detecteren en evalueren. Het nadeel is dat de detectie sterk wordt beïnvloed door het materiaal; de detectiekamer wordt beïnvloed door elektrische ruis en mechanische ruis; de positioneringsnauwkeurigheid is niet hoog en de identificatie van scheuren kan slechts beperkte informatie opleveren.
2) Infrarood detectie. Hoofdzakelijk gebruikt in elektrische apparatuur, petrochemische apparatuur, mechanische procesdetectie, branddetectie, gewasvariëteiten en niet-destructieve detectie van defecten in materialen en componenten. Het voordeel van infrarood niet-destructieve testtechnologie is dat het een contactloze testtechnologie is met een hoge ruimtelijke resolutie over lange afstanden, veilig en betrouwbaar, onschadelijk voor het menselijk lichaam, hoge gevoeligheid, breed detectiebereik, hoge snelheid en geen impact op het te testen object. Het nadeel van infrarooddetectie is dat de detectiegevoeligheid gerelateerd is aan het thermische emissievermogen, dus het wordt verstoord door het oppervlak van het teststuk en de achtergrondstraling, en wordt beïnvloed door de grootte en ingegraven diepte van het defect. De resolutie van het originele teststuk is slecht en de vorm en grootte van het defect kan niet nauwkeurig worden gemeten. En de locatie, de interpretatie van de testresultaten is ingewikkelder, er is een referentiestandaard vereist en de testoperator moet worden opgeleid.
3) Laser holografische detectie. Hoofdzakelijk gebruikt voor honingraatstructuur, inspectie van composietmateriaal, solide raketmotoromhulsel, isolatielaag, coatinglaag en inspectie van defecten van drijfgaskorrelinterface, inspectie van printplaatsoldeerverbinding en inspectie van drukvatmoeheidsscheur, enz. De voordelen zijn gemakkelijke detectie, hoog gevoeligheid, geen speciale vereisten voor het geteste object en kwantitatieve analyse van defecten. Het nadeel is dat de diep ingegraven onthechtingsdefecten alleen kunnen worden gedetecteerd als het onthechtingsgebied vrij groot is. Bovendien wordt laserholografische detectie meestal uitgevoerd in een donkere kamer en zijn strikte maatregelen voor trillingsisolatie vereist, wat niet bevorderlijk is voor detectie ter plaatse en bepaalde beperkingen heeft.
2. Nieuwe technologie voor moderne scheurdetectie
Met de snelle ontwikkeling van wetenschap en technologie stellen technische velden zoals machines, constructie en olieproductie steeds hogere eisen aan scheurdetectie. Daarom zijn er veel nieuwe scheurdetectietechnologieën ontstaan. Scheurdetectiemethoden op basis van signaalverwerking en elektromagnetische (wervelstroom) puls niet-destructief testen zijn nieuwe technologieën die veel worden gebruikt in moderne tijden.
(1) Scheurdetectiemethode op basis van waveletanalyse
Met de ontwikkeling van signaalverwerkingstechnologie zijn scheurdetectiemethoden op basis van signaalverwerking ontstaan, waaronder tijddomein, frequentiedomein en frequentiedomeinmethoden, waaronder Fourier-transformatie, korte Fourier-transformatie, WignerVille-distributie en Hilbert-Huang-transformatie (HHT) , blinde bronscheiding, enz. Onder hen is de wavelet-analysemethode de meest representatieve. De scheuridentificatiemethoden die direct gebruik maken van wavelet-analyse kunnen worden onderverdeeld in de volgende twee typen:
1) Analysemethode gebaseerd op tijddomeinrespons. Inclusief de methode om de singuliere punten van de tijdsdomein-decompositiekaart te gebruiken, de methode om de verandering van wavelet-coëfficiënten te gebruiken en de methode om de energieverandering na wavelet-decompositie te gebruiken. De analysemethode op basis van tijddomeinrespons heeft tot doel het moment te vinden waarop scheurschade optreedt.
2) Analysemethode op basis van ruimtelijke respons. Het is om de tijdas van het tijddomeinresponssignaal te vervangen door de ruimtelijke coördinatenas van de ruimtelijke positie, en de ruimtelijke domeinresponsie te gebruiken als input voor waveletanalyse. Op basis van de responsanalysemethode van het ruimtelijke domein kan de locatie van de scheur worden bepaald. De wavelet-methode zelf kan alleen het tijdstip beoordelen waarop de schade optreedt of waar de schade optreedt, en de eerste heeft meer toepassingen. Als u kleine scheurtjes wilt identificeren, moet u wavelet combineren met andere methoden om scheuren op te sporen.
(2) Elektromagnetische (wervelstroom) puls niet-destructieve testen
Elektromagnetische technologie combineert vele functies, zoals ultrasoon testen, wervelstroombeeldvorming, array-wervelstroom- en gepulseerde wervelstroomtesten om een nieuwe moderne elektromagnetische testtechnologie te vormen. De gebruikelijke scheurdetectietechnologieën omvatten pulserende wervelstroomtesten, pulserende wervelstroom thermische beeldvormingstechnologie, pulserende wervelstroom en elektromagnetische akoestische transducer (EMAT) dual-probe niet-destructief testen en metaal magnetische geheugentesttechnologie.
Pulswervelstroom gebruikt een pulsstroom om de spoel te exciteren, het transiënte responssignaal in het tijddomein te analyseren dat door de detectiesonde wordt geïnduceerd, en de piekwaarde, nuldoorgangstijd en piektijd van het signaal te selecteren om de scheur kwantitatief te detecteren. Yang Binfeng van de National University of Defense Technology en anderen hebben experimenten gebruikt om te bewijzen dat gepulseerde wervelstroom met slechts één scan kwantitatief scheuren van verschillende diepten op het teststuk kan detecteren; sommige onderzoekers gebruiken de alternatieve technologie van harmonische spoelen om pulserende wervelstroomdetectie uit te voeren, en gebruiken hun eigen elektrische veld om te geleiden.De verandering in de vorm van de elektrische dipool bijgedragen door het totale elektrische veld is groter dan de verandering op de geleider gemeten door de magnetische veldsensor, en de verdelingsdichtheid van de elektrische dipool in het scheurgebied blijkt de scheur te detecteren.
Het nadeel van gepulseerde wervelstroom is dat de piekwaarde van een pulserend wervelstroomsignaal gemakkelijk wordt beïnvloed door andere factoren (zoals het lift-off effect), en het detectievermogen van een pulserende wervelstroomtaster zal de detectie van scheuren beïnvloeden.
Pulserende wervelstroombeeldvormingsinstrumenten gebruiken allemaal spoelen als inspectiesensoren. Sommige mensen gebruiken Hall-sensoren als inspectiesensoren. In de afgelopen jaren zijn superkwantuminterferentie-instrumenten begonnen te worden toegepast op het gebied van niet-destructieve inspectie. Het gebruik van warmtebeeldtechnologie met pulserende wervelstroom elimineert het lift-off-effect bij andere detecties en vermijdt de vervorming van de afbeeldingsresultaten.
Sommige onderzoekers gebruiken een YNG-laser vergelijkbaar met een Gauss-straal om het oppervlak van de metalen plaat te penetreren, met behulp van gepulseerde wervelstroom en elektromagnetische akoestische transducerdetectietechnologie, om de scheur te identificeren door de plotselinge verandering van de ultrasone golfvorm of de plotselinge toename van de frequentie. component van de golfvorm wanneer de laser de scheur bestraalt.
3. Hotspots van crackonderzoek
Momenteel blijft het onderzoek naar de detectie van scheuren in bevestigingsmiddelen alleen gebaseerd op traditionele detectiemethoden. Om detectietechnologie te ontwikkelen en praktische toepassingsproblemen op te lossen, zijn de hotspots van de identificatie van scheurschade voornamelijk geconcentreerd in de volgende twee aspecten: De eerste is om rekening te houden met onzekerheid De statistische identificatiemethode van invloed, de tweede is de identificatie van microscheuren van bevestigingsmiddelen.
Er zullen veel onzekerheden zijn bij het opsporen van scheurschade, daarom wordt een statistische inferentiemethode voorgesteld om het systeemidentificatieprobleem op te lossen. Met de snelle ontwikkeling van schade-identificatie-onderzoek, is het onderzoek naar schade-identificatiemethoden op basis van waarschijnlijkheid en statistiek theorie verder verdiept. Momenteel zijn de belangrijkste onderzoeksgebieden van deze methode systeemidentificatie en patroonherkenning.
Er zijn methoden voor het detecteren van microscheuren in bevestigingsmiddelen, zoals detectie van microscheuren op basis van ICT-technologie en laser-ondersteunde op verhitting gebaseerde laser-ultrasone vangmethode om microscheuren te identificeren, maar ze hebben allemaal hun beperkingen. De beperking van microscheurdetectie op basis van ICT-technologie is bijvoorbeeld dat de grijswaarde in het verzamelde beeld verschilt van de achtergrondgrijswaarde. Als de grijswaarde niet veel verschilt van de achtergrondgrijswaarde, zijn de details moeilijker te onderscheiden. De beeldkwaliteit maakt beeldacquisitie moeilijk en stelt tegelijkertijd hogere eisen aan de nabewerking van beelden. Bovendien, wanneer de VG Studio MAX-software wordt gebruikt om de microscheuren te verwijderen, is het noodzakelijk om de ruimte te extraheren die alle microscheuren bevat, wat onzeker is. Op basis van laserondersteunde verwarming, is de beperking van het identificeren van microscheuren dat de operatie ingewikkelder is en niet kan worden gedetecteerd in ruwe omgevingen, dus deze moet nog worden ontwikkeld.
Met de voortdurende ontwikkeling van de samenleving en de economie worden de eisen voor detectiemethoden voor het opsporen van bevestigingsmiddelen steeds hoger. Het moet voldoen aan de vereisten van realtime online detectie, hoge gevoeligheid, eenvoudige bediening en weerstand tegen externe interferentie. Het kan worden gebruikt in ruwe externe omgevingen. Werk; snel en nauwkeurig de locatie, grootte, breedte, diepte en ontwikkelingstrend van de scheur detecteren; het detectieresultaat kan in beeldmodus worden weergegeven en kan worden geanalyseerd; het integreert een hoge detectiesnelheid, hoge efficiëntie en intuïtieve resultaten.
