Elementy złączne są obecnie szeroko stosowane w dziedzinach inżynierii, takich jak maszyny, budownictwo, mosty i produkcja ropy. Jako podstawowa jednostka wielkogabarytowych elementów konstrukcyjnych, wiele elementów złącznych będzie miało wady, takie jak pęknięcia, korozja, wżery i uszkodzenia spowodowane przez człowieka podczas pracy, a wady pęknięć stanowią bardzo duży udział i szkodliwość, co poważnie zagraża istniejącej konstrukcji oraz Bezpieczeństwo i niezawodność organizacji.
Wykrywanie pęknięć polega na wykryciu i ocenie struktury mechanicznej w celu określenia, czy istnieje pęknięcie, a następnie w celu określenia lokalizacji i zasięgu pęknięcia. Wraz z szybkim rozwojem nowoczesnej produkcji maszyn, technologii elektronicznej i technologii komputerowej, znacznie rozwinęła się technologia badań nieniszczących, a także szybko opracowano technologię wykrywania pęknięć. W artykule w pierwszej kolejności przedstawiono tradycyjne metody wykrywania pęknięć i na tej podstawie podsumowano współczesne nieniszczące metody wykrywania oparte na analizie falkowej i impulsach elektromagnetycznych (prądów wirowych) oraz wskazano gorące punkty i kierunki rozwoju metod wykrywania pęknięć łączników.
1. Tradycyjna metoda wykrywania pęknięć
Istnieje wiele tradycyjnych metod wykrywania pęknięć, które można podzielić na dwie kategorie: wykrywanie konwencjonalne i wykrywanie niekonwencjonalne. Konwencjonalne metody testowania obejmują badania prądami wirowymi, badania penetracyjne, badania magnetyczno-proszkowe, badania radiograficzne i ultradźwiękowe; niekonwencjonalne metody testowania obejmują emisję akustyczną, testy w podczerwieni i laserowe testy holograficzne.
(1) Rutynowe metody testowania
Obecnie wszystkie ogólne proste wykrywanie pęknięć w dziedzinach inżynierii, takich jak maszyny, budownictwo i produkcja ropy naftowej, wykorzystują konwencjonalne metody wykrywania. W różnych instytucjach przyjmowane są różne metody kontroli. Na przykład, kontrola ultradźwiękowa jest stosowana głównie do kontroli blach, rur i prętów, odlewów, odkuwek i spoin, a także mostów, konstrukcji mieszkaniowych i innych konstrukcji betonowych; inspekcje radiograficzne są stosowane głównie w maszynach, wykrywaniu odlewów i spawów w dziedzinie uzbrojenia, przemysłu stoczniowego, elektroniki, lotnictwa, petrochemii itp .; badanie magnetyczno-proszkowe jest stosowane głównie w przypadku odlewów metalowych, odkuwek i spoin; badania magnetyczno-proszkowe są stosowane głównie do odlewów metalowych, odkuwek i spoin. Badania penetracyjne są stosowane głównie do odlewów z metali nieżelaznych i żelaznych, odkuwek, elementów spawalniczych, części z metalurgii proszków oraz ceramiki, tworzyw sztucznych i wyrobów szklanych; Testowanie prądami wirowymi jest używane głównie do wykrywania wad i testowania przewodzących rur, prętów i drutów. Sortowanie materiałów. Do wykrywania pęknięć elementów złącznych można stosować testy ultradźwiękowe i testy prądów wirowych. Na przykład w badaniach eksperymentalnych nad najlepszymi parametrami detekcji prądów wirowych dla małych pęknięć w elementach złącznych uzyskano najlepszą sekcję parametrów detekcji, w której parametry detekcji prądów wirowych małych pęknięć oraz sygnał fazowy są liniowe, co może poprawić detekcję dokładność małych pęknięć prętów i typu zewnętrznego Dobór parametrów badań prądów wirowych łącznika odgrywa ważną rolę przewodnią. Jednak wykrywanie prądów wirowych ma wiele czynników zakłócających i wymaga specjalnej technologii przetwarzania sygnału. Ponadto istnieje metoda wykrywania pęknięć struktury widma energii propagacji fali owiec, która charakteryzuje się silną zdolnością penetracji, wysoką czułością, szybkością i wygodą, ale czasami pojawiają się ślepe obszary, pojawiają się blokady i nie można znaleźć pęknięć na krótkich odległościach. Trudno jest jakościowo i ilościowo scharakteryzować znalezione wady. W przypadku większości elementów złącznych stosuje się metody wykrywania cząstek magnetycznych i wykrywania wad fluorescencyjnych. Skuteczność wykrywania jest stosunkowo wysoka, ale pochłania siłę roboczą i zasoby materialne oraz szkodzi zdrowiu ludzi&# 39. Jednocześnie ze względu na czynniki ludzkie często dochodzi do opuszczenia inspekcji.
(2) Niekonwencjonalne metody wykrywania
Podczas badania elementów złącznych pod kątem pęknięć, jeśli konwencjonalne metody testowania nie pozwalają na osiągnięcie wymaganego celu, można rozważyć niekonwencjonalne metody testowania. Oto trzy powszechnie stosowane niekonwencjonalne metody wykrywania pęknięć.
1) Technologia emisji akustycznej. Ta technologia jest najbardziej dojrzała w wykrywaniu pęknięć urządzeń ciśnieniowych. Osiągnął idealne wyniki w ocenie bezpieczeństwa zbiorników ciśnieniowych i rurociągów ciśnieniowych. Został również intensywnie opracowany w wykrywaniu pęknięć w przemyśle lotniczym, materiałach kompozytowych itp. W diagnostyce pęknięć maszyn wirujących nastąpił pewien rozwój, głównie w wykrywaniu pęknięć zmęczeniowych w obracających się wałach, zębatkach i pęknięciach łożysk. Zaletą emisji akustycznej jest to, że jest to dynamiczna metoda wykrywania. Energia wykrywana przez emisję akustyczną pochodzi z samego badanego obiektu, a nie jest dostarczana przez nieniszczące urządzenia badawcze, takie jak badania ultradźwiękowe lub radiograficzne. Wykrywanie emisji akustycznej jest bardzo czułe na defekty i może wykrywać i oceniać stan aktywnych defektów w konstrukcji jako całości. Wadą jest to, że materiał ma duży wpływ na wykrywanie; na pomieszczenie detekcji ma wpływ szum elektryczny i hałas mechaniczny; dokładność pozycjonowania nie jest wysoka, a identyfikacja pęknięć może dostarczyć jedynie ograniczonych informacji.
2) Detekcja w podczerwieni. Stosowany głównie w sprzęcie energetycznym, sprzęcie petrochemicznym, wykrywaniu procesów obróbki mechanicznej, wykrywaniu pożarów, odmianach upraw i nieniszczącym wykrywaniu wad materiałów i komponentów. Zaletą technologii badań nieniszczących w podczerwieni jest to, że jest to technologia testowania bezkontaktowego o dużej rozdzielczości przestrzennej na duże odległości, bezpieczna i niezawodna, nieszkodliwa dla ludzkiego ciała, wysoka czułość, szeroki zakres wykrywania, duża prędkość i brak wpływu na badanym obiekcie. Wadą detekcji w podczerwieni jest to, że czułość detekcji jest związana z emisyjnością cieplną, więc jest ona zakłócana przez powierzchnię badanej próbki i promieniowanie tła, a także ma na nią wpływ wielkość i głębokość wady wady. Rozdzielczość oryginalnej próbki jest słaba, a kształtu i rozmiaru wady nie można dokładnie zmierzyć. A lokalizacja, interpretacja wyników testów jest bardziej skomplikowana, wymagany jest standard odniesienia, a operator testu musi zostać przeszkolony.
3) Laserowe wykrywanie holograficzne. Stosowany głównie do kontroli struktury plastra miodu, kontroli materiałów kompozytowych, stałej powłoki silnika rakietowego, warstwy izolacyjnej, warstwy powłoki i kontroli wad interfejsu ziaren paliwa pędnego, kontroli jakości połączenia lutowanego płytki drukowanej i badania pęknięć zmęczeniowych zbiornika ciśnieniowego itp. Jego zalety to wygodne wykrywanie, wysoka czułość, brak specjalnych wymagań co do badanego obiektu oraz ilościowa analiza wad. Wadą jest to, że głęboko zakopane defekty odklejania można wykryć tylko wtedy, gdy obszar odklejania jest dość duży. Ponadto laserowe wykrywanie holograficzne jest najczęściej przeprowadzane w ciemnym pomieszczeniu i wymagane są ścisłe środki izolacji drgań, co nie sprzyja wykrywaniu na miejscu i ma pewne ograniczenia.
2. Nowa technologia nowoczesnej detekcji pęknięć
Wraz z szybkim rozwojem nauki i technologii, dziedziny inżynierii, takie jak maszyny, budownictwo i produkcja ropy naftowej, mają coraz wyższe wymagania dotyczące wykrywania pęknięć. Dlatego pojawiło się wiele nowych technologii wykrywania pęknięć. Metody wykrywania pęknięć oparte na przetwarzaniu sygnału i badaniach nieniszczących impulsami elektromagnetycznymi (prądami wirowymi) to nowe technologie powszechnie stosowane w dzisiejszych czasach.
(1) Metoda wykrywania pęknięć oparta na analizie falkowej
Wraz z rozwojem technologii przetwarzania sygnałów pojawiły się metody wykrywania pęknięć oparte na przetwarzaniu sygnału, w tym metody w dziedzinie czasu, domeny częstotliwości i domeny częstotliwości, w tym transformata Fouriera, krótkotrwała transformata Fouriera, rozkład WignerVille'a i transformata Hilberta-Huanga (HHT). , separacja źródeł ślepych itp. Spośród nich najbardziej reprezentatywna jest metoda analizy falkowej. Metody identyfikacji pęknięć bezpośrednio wykorzystujące analizę falkową można podzielić na następujące dwa typy:
1) Metoda analizy oparta na odpowiedzi w dziedzinie czasu. W tym metoda wykorzystania punktów osobliwych mapy dekompozycji w dziedzinie czasu, metoda wykorzystania zmiany współczynników falkowych oraz metoda wykorzystania zmiany energii po dekompozycji falkowej. Metoda analizy oparta na odpowiedzi w dziedzinie czasu ma na celu znalezienie momentu, w którym nastąpi uszkodzenie pęknięcia.
2) Metoda analizy oparta na odpowiedzi przestrzennej. Ma to na celu zastąpienie osi czasu sygnału odpowiedzi w dziedzinie czasu przestrzenną osią współrzędnych położenia przestrzennego i wykorzystanie odpowiedzi w dziedzinie przestrzennej jako danych wejściowych do analizy falkowej. Na podstawie metody analizy odpowiedzi domeny przestrzennej można określić lokalizację pęknięcia. Sama metoda falkowa może jedynie ocenić czas, w którym wystąpi uszkodzenie lub w którym wystąpi uszkodzenie, a ta pierwsza ma więcej zastosowań. Jeśli chcesz zidentyfikować małe pęknięcia, musisz połączyć falkę z innymi metodami wykrywania pęknięć.
(2) Nieniszczące badanie impulsów elektromagnetycznych (prądów wirowych)
Technologia elektromagnetyczna łączy wiele funkcji, takich jak testy ultradźwiękowe, obrazowanie prądami wirowymi, testowanie prądów wirowych macierzy i testowanie pulsacyjnych prądów wirowych, tworząc nową, nowoczesną technologię testowania elektromagnetycznego. Powszechne technologie wykrywania pęknięć obejmują testowanie pulsacyjnych prądów wirowych, technologię termicznego obrazowania pulsacyjnego prądu wirowego, pulsacyjne prądy wirowe i nieniszczące testowanie elektromagnetycznego przetwornika akustycznego (EMAT) z podwójną sondą oraz technologię testowania pamięci magnetycznej metalu.
Impulsowy prąd wirowy wykorzystuje prąd pulsacyjny do wzbudzania cewki, analizuje sygnał odpowiedzi przejściowej w dziedzinie czasu indukowany przez sondę wykrywającą i wybiera wartość szczytową, czas przejścia przez zero i szczytowy czas sygnału w celu ilościowego wykrycia pęknięcia. Yang Binfeng z National University of Defence Technology i inni wykorzystali eksperymenty, aby udowodnić, że pulsujący prąd wirowy może ilościowo wykryć pęknięcia o różnej głębokości na badanym elemencie za pomocą tylko jednego skanu; niektórzy badacze wykorzystują alternatywną technologię cewek harmonicznych do wykrywania pulsujących prądów wirowych i wykorzystują własne pole elektryczne do przewodzenia. czujnik pola magnetycznego i gęstość dystrybucji dipola elektrycznego w obszarze pęknięcia wykrywają pęknięcie.
Wadą pulsującego prądu wirowego jest to, że na wartość szczytową pulsującego sygnału wiroprądowego łatwo wpływają inne czynniki (takie jak efekt oderwania), a zdolność wykrywania pulsacyjnej sondy wiroprądowej będzie miała wpływ na wykrywanie pęknięć.
Wszystkie instrumenty do obrazowania impulsowego prądów wirowych wykorzystują cewki jako czujniki inspekcyjne. Niektórzy używają czujników Halla jako czujników inspekcyjnych. W ostatnich latach w dziedzinie badań nieniszczących zaczęto stosować superkantowe instrumenty interferencyjne. Zastosowanie technologii termowizyjnego obrazowania pulsacyjnego prądem wirowym eliminuje efekt oderwania w przypadku innych detekcji i pozwala uniknąć zniekształcenia wyników obrazowania.
Niektórzy badacze używają lasera YNG podobnego do wiązki Gaussa do penetracji powierzchni blachy, wykorzystując technologię pulsacyjnego prądu wirowego i elektromagnetycznego przetwornika akustycznego, aby zidentyfikować pęknięcie spowodowane nagłą zmianą fali ultradźwiękowej lub nagłym wzrostem częstotliwości składowa fali, gdy laser napromieniowuje pęknięcie. .
3. Gorące punkty badań pęknięć
Obecnie badania nad wykrywaniem pęknięć elementów złącznych dotyczą tylko tradycyjnych metod wykrywania. W celu opracowania technologii wykrywania i rozwiązania problemów praktycznych zastosowań, gorące punkty identyfikacji uszkodzeń pęknięć koncentrują się głównie w następujących dwóch aspektach: jeden z nich to uwzględnienie niepewności Metoda statystycznej identyfikacji wpływu, druga to identyfikacja mikropęknięć łączników.
Będzie wiele niewiadomych w wykrywaniu uszkodzeń spowodowanych pęknięciami, dlatego proponuje się metodę wnioskowania statystycznego w celu rozwiązania problemu identyfikacji systemu. Wraz z szybkim rozwojem badań nad identyfikacją uszkodzeń, badania nad metodami identyfikacji uszkodzeń opartymi na teorii prawdopodobieństwa i statystyce są coraz bardziej pogłębione. Obecnie główne obszary zastosowań badawczych tej metody to identyfikacja systemu i rozpoznawanie wzorców.
Istnieją metody wykrywania mikropęknięć w elementach złącznych, takie jak wykrywanie mikropęknięć w oparciu o technologię ICT oraz laserowa metoda pułapkowania ultradźwiękowego wykorzystująca ogrzewanie w celu identyfikacji mikropęknięć, ale wszystkie one mają swoje ograniczenia. Na przykład ograniczenie wykrywania mikropęknięć w oparciu o technologię ICT polega na tym, że wartość szarości na zebranym obrazie różni się od wartości szarości tła. Jeśli wartość szarości niewiele różni się od wartości szarości tła, szczegóły są trudniejsze do rozróżnienia. Jakość obrazu utrudnia pozyskiwanie obrazu, a jednocześnie stawia wyższe wymagania dotyczące przetwarzania końcowego obrazu. Ponadto, gdy do ekstrakcji mikropęknięć używane jest oprogramowanie VG Studio MAX, konieczne jest wyodrębnienie przestrzeni zawierającej wszystkie mikropęknięcia, co jest niepewne. Opierając się na ogrzewaniu wspomaganym laserem, ograniczenie w wykrywaniu mikropęknięć polega na tym, że operacja jest bardziej skomplikowana i nie można jej wykryć w trudnych warunkach, dlatego nie została jeszcze opracowana.
Wraz z ciągłym rozwojem społeczeństwa i gospodarki wymagania dotyczące metod wykrywania pęknięć elementów złącznych są coraz wyższe. Musi spełniać wymagania wykrywania online w czasie rzeczywistym, wysokiej czułości, prostej obsługi i odporności na zakłócenia zewnętrzne. Może być używany w trudnych warunkach zewnętrznych. Praca; szybko i dokładnie wykryć lokalizację, rozmiar, szerokość, głębokość i trend rozwoju pęknięcia; wynik detekcji można wyświetlić w trybie obrazu i poddać analizie; łączy w sobie dużą szybkość wykrywania, wysoką wydajność i intuicyjne wyniki.
