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2022/11/3 15:20:28常规检测方法
目前,机械、建筑和采油等工程领域一般简单的裂纹检测都采用常规检测方法。针对不同的机构采用的检测方法不同,例如:
超声检测主要应用于对金属板材、管材和棒材,铸件、锻件和焊缝以及桥梁、房屋建筑等混凝土构建的检测;
射线检测主要用于机械、兵器、造船、电子、航空航天、石油化工等领域中的铸件、焊缝等的检测;
磁粉检测主要应用于金属铸件、锻件和焊缝的检测;
渗透检测主要应用于有色金属和黑色金属材料的铸件、锻件、焊接件、粉末冶金件以及陶瓷、塑料和玻璃制品的检测;
涡流检测主要应用于导电管材、棒材、线材的探伤和材料分选。
针对紧固件的裂纹检测,可以采用超声检测和涡流检测。
例如,在紧固件小裂纹最佳涡流检测参数试验研究中,得到了小裂纹涡流检测参数与相位信号呈线性关系的*佳检测参数区段,这对提高棒料小裂纹检测精度和外置式紧固件涡流检测参数的选择具有重要的指导作用。
但涡流检测干扰因素较多,需要特殊的信号处理技术。
另外还有兰姆波(Lamb wave)传播能量谱结构裂纹检测方法,具有穿透能力强、灵敏度高、快捷方便的特点,但是有时会产生盲区,发生阻塞现象,不能发现近距离裂纹,对所发现的缺陷作定性、定量表征比较困难。
非常规检测方法
当对紧固件进行裂纹检测时,若常规检测方法达不到所要求的目的,可以考虑用非常规检测方法。下面列举三种常用的非常规裂纹检测方法。
该技术在承压设备裂纹检测方面最为成熟,在压力容器、承压管道的安全评定中已取得较为理想的效果,在航天航空、复合材料等裂纹检测方面也得到大力发展。
缺点是检测受材料影响很大;检测室受电噪声和机械噪声的影响;定位精度不高,对裂纹的识别只能给出有限的信息。
主要应用于电力设备、石化设备、机械加工过程检测、火灾检测、农作物优种以及材料与构件中的缺陷无损检测。
红外检测的缺点是由于检测灵敏度与热辐射率相关,因此受试件表面及背景辐射的干扰,受缺陷大小、埋藏深度的影响,对原试件分辨率差,不能精确测定缺陷的形状、大小和位置,检测结果的解释比较复杂,需要有参考标准,检测操作人员需要经过培训等。
主要用于蜂窝结构、复合材料检测,固体火箭发动机的外壳、绝热层、包覆层及推进剂药柱各界面之间缺陷检测,印制电路板焊点质量检测以及压力容器疲劳裂纹检测等。
另外,激光全息检测多在暗室进行,并需要采取严格的隔振措施,因此不利于现场检测,具有一定的局限性。
随着科学技术的迅速发展,机械、建筑和采油等工程领域对裂纹检测的要求也越来越高,因此出现了很多裂纹检测新技术。基于信号处理的裂纹检测方法和电磁(涡流)脉冲无损检测是现代常用的新技术。
基于小波分析的裂纹检测方法
随着信号处理技术的发展,出现了基于信号处理的裂纹检测方法,包括时间域、频率域及时频域方法,主要有傅里叶变换、短时傅里叶变换、WignerVille分布、希尔伯特-黄变换(HHT)、盲源分离等。
其中小波分析的方法有代表性。直接利用小波分析的裂纹识别方法可以分为以下两种:
包括利用时域分解图的奇异点的方法、利用小波系数变化的方法和利用小波分解后能量变化的方法。基于时域响应的分析方法旨在发现裂纹损伤发生的时刻。
就是用空间位置的空间坐标轴代替时域响应信号的时间轴,以空间域响应作为输入进行小波分析。基于空间域响应分析方法可以确定发生裂纹的位置。
小波方法本身只能进行损伤发生时刻或损伤发生位置的判断,且前者的应用更多一些。若想识别小裂纹,则需要将小波与其他方法结合对裂纹进行检测。
电磁(涡流)脉冲检测
电磁技术结合超声检测、涡流成像、阵列涡流和脉冲涡流检测等诸多功能,形成了现代电磁检测新技术。
其中常见的裂纹检测技术有脉冲涡流检测、脉冲涡流热成像技术、脉冲涡流和电磁声换能器(EMAT)双探头无损检测以及金属磁记忆检测技术。
脉冲涡流用一个脉冲电流来激励线圈,对检测探头感应的时域瞬态响应信号进行分析,选用信号的峰值、过零时间和峰值时间来对裂纹进行定量检测。
国防科技大学杨宾峰等通过试验证明脉冲涡流只需一次扫描就可对被测试件上不同深度的裂纹实现定量检测;有研究人员利用谐波线圈的替代技术进行脉冲涡流检测,以自身电场对导体内部总电场的贡献的电偶极子形式的改变高于磁场传感器所测导体上的改变,找到裂纹区电偶极子的分布密度来检测裂纹。
脉冲涡流的缺点是脉冲涡流信号的峰值极易受到其他因素的影响(如提离效应),还有脉冲涡流探头的检测能力都会影响裂纹的检测。
脉冲涡流成像仪器都采用线圈作为检查传感器。
有人用霍尔传感器作为检查传感器。近年来超量子干涉仪器开始应用到无损检侧领域。
利用脉冲涡流热成像技术消除了其他检测中的提离效应,避免成像结果产生失真。
裂纹损伤检测会有很多不确定性,因此提出采用统计推断方法处理系统识别问题。
随着社会经济的不断发展,对紧固件裂纹的检测手段要求也越来越高,它必须符合实时在线检测、灵敏度高、操作简单以及不易受外界干扰等要求,能够在恶劣的外部环境中工作;迅速准确地检测到裂纹的位置、大小、宽度、深度和发展趋势等;检测结果可以图像方式显示,可以进行分析;集检测速度快、效率高、结果直观于一体。