时间:2022-06-26 04:36:31
导语:在无损检测技术论文的撰写旅程中,学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径,好期刊汇集了九篇优秀范文,愿这些内容能够启发您的创作灵感,引领您探索更多的创作可能。
关键词:铁电材料;电阻抗法;复合材料
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.13.182
1 压电材料应用前景
在19世纪80年代,英国物理学家居里兄弟在一次实验过程中,偶然反现了压电材料。1881年,物理学家根据热力学三定律,发现了逆压电效应。但是在应用研究上并没有得到实际的应用于进展。直到1954年,美国科学家发现了PbZrO3一PbTiO3固溶体(也称压电陶瓷)[1],这种材料不仅具有优异的压电性和良好的稳定性,还具有巨大的工程使用价值,使得研制出压电片成为可能。随着科学家发现了一种性能更加优异的压电材料―压电陶瓷,压电陶瓷的出现在压电学的发展中具有划时代的意义,奠定了压电材料应用基础。压电陶瓷在使用的过程中具有很高的灵敏度。可以实现把微弱的电信号(微弱的振动信号)转变为相应的位移信号(电信号),这种材料广泛用于可海上声纳系统、天气预报、家用电器制造等行业。地震是危害非常大的,而且产生地震的根源位于地球内部深处,所以准_预报出地震发生时间和位置是非常困难的,目前的科学技术是不能够达到这一水平的,这个问题一直以来困扰着科学家。压电陶瓷对外界的振动或者压力是非常敏感的,甚至可以感应到十几米外飞虫拍打翅膀的振动信号。如果用它作为制造地震仪的基本感应元件,就可以比较灵敏准确检测地震的强度,指示出地震的方位和距离。随着科学技术的发展,本人相信压电元件在地震预测中会发挥重要的作用。
传统无损检测技术存在很多缺点:必须提前确定损伤出现的大致位置;要求被测机器停止运行,这不仅降低了生产效率,耗费时间,而且增加了成本。传统无损检测技术对于一些大型结构特别是比较复杂的大型结构无法进行检测等,从而大大限制了其应用范围。X射线在检测分层时也受到上述限制;CT照相法对人体有害、操作者必须经过专门培训;超声法的信噪比低,不易分辨;微波法对较小缺陷不敏感;超声C扫描无法识别薄板中的缺陷,检测效率较低;表面渗透无法检测复合材料的分层缺陷,这大大限制了该技术的应用;红外热波成像受环境温度、缺陷位置和缺陷性质的影响较大;此时,高的频率可以限制传感区域,使损伤对振动信号的影响同远端边界条件的影响分开,这就更有利于对关键结构的检测。可以看出与其他传统的无损检测技术比较,阻抗分析法无损检测技术除了具有操作简便,测量精度高的优点,可以实现微小裂纹的无损检测。
3 压电无损检测技术基本原理及优势
压电无损检测技术在航空航天、纺织业、建筑业等部门有着很大的发展前景[2-4]。该方法利用正、逆压电效应,通过测量电阻抗参数来实现对结构内部损伤的检测。图1给出了压电-电阻抗无损检测技术工作原理,将压电陶瓷片粘贴固定在被测构件上,同时对压电片施加正弦或者余弦扫描激励电压信号,当试验材料内部出现微小裂纹或者缺陷时,其机械阻抗就跟着发生变化,从而影响附着构件上压电陶瓷片的电阻抗值的变化对压电片电阻抗值进行测量,同时将测量的数据与健康的试件测量的阻抗数值进行比较,就能确定试件是否发生损伤或内在安全隐患。
电阻抗(EMI)是压电效应在结构诊断方面的典型应用[5]。压电激振电阻抗技术可用于导电复合材料的损伤检测,也可检测工件的内部损伤缺陷(裂纹、脱胶、分层和纤维断裂等)[6,7]。此技术有如下特点: 1.阻抗技术可以实现对大型结构的无损检测;2.工作的频率范围比较宽,对初期损伤非常敏感,可以实现微小裂纹的无损检测;3.压电片既作传感器又作驱动器,提高了传感器使用效率,节省了成本;4.压电陶瓷的体积比较小,进行阻抗分析时,对整体结构物理和机械特性不会产生明显影响,可以实现结构在线测量,提高了生产效率。
参考文献:
[1]李远,秦自楷,周志刚编著.压电与铁电材料的测量[M].科学出版社,1984,09(01).
[2]齐共金,雷洪,耿荣生,景鹏.国外航空复合材料无损检测技术的新进展[J].航空工业与维修,2008(05).
[3]蒋荟,杨晓华.航空复合材料结构无损检测技术[M].[会议论文], 2006(02).
[4]耿荣生,郑勇.航空无损检测技术发展动态及面临的挑战[J].无损检测,2002(01).
[5]芮延年,刘文杰,郭旭红等.基于压电阻抗的设备结构健康智能诊断[J].中国制造业信息化,2003,32(08):122-124.
[6]冯伟.应用于结构健康监测的压电阻抗技术研究[D].南京:南京航空航天大学,2007.
【关键词】无损检测;混凝土结构;超声检测技术
随着混凝土结构的广泛使用,其质量检测和性能评估是目前土木工程界迫切需要解决的问题。由于结构混凝土无损检测技术能反映结构物中混凝土的强度、均匀性、连续性等各项质量指标,对保证新建工程质量,以及对已建工程的安全性评价等方面具有无可替代的重要作用,因而越来越受到人们的重视。
1 超声检测技术概述
超声法是一种广泛用于混凝土缺陷探测的方法,混凝土的物理力学性能与超声波在其中的传播速度及其他声学参数有很好的相关性。超声波的探测精度能满足缺陷探测要求,但以目前的超声仪及换能器,当超声波换能器正对测试时,在混凝土中的最大穿透距离只能达到10m左右,而当换能器错开一定距离时,穿透距离仅能达到2、3m。显然超声波换能器无法满足长距离探测的要求。采用稀土超磁致伸缩材料制作的超磁致换能器,具有发射功率大、发射频率高、穿透距离远、接收信号频带宽、重复性好、余振短等优点,能够同时兼顾到传播距离及检测分辨率,是一种理想的长距离探测震源。超磁致换能器发射中心频率为10-50kHz,处于可闻声波及超声波频段。将超磁致换能器和超声波换能器发射产生的应力波统称为声波。
目前,超声探伤常用的缺陷分析判断方法有经验法、数理统计法、数值判据法和模糊判别法。经验法,即依据超声探伤的基本原理判别缺陷。其结果依赖于检测人员的实践经验,漏判和误判严重。数理统计法简单易行,但是只能对单个声学参数进行统计意义上的判断,且物理意义不明确。数值判据法须根据测试值建立合理的物理模型,经适当的数学处理后,找出一个可能存在缺陷的临界值作为判断的依据。模糊判别法是计算各声学参数相对于正常获异常的隶属度,然后将各个声学参数加权平均得到综合的相对于正常或异常的隶属度。由于测试分析方法本身的局限性,以上方法仍处于定性或半定量水平,都只对缺陷的定位具有一定精度,而对缺陷的大小、形状及性质难以给出定量的结果,从而给最终准确评价带来困难。超声波的频率范围为20kHz至15MHz,超声发生器则是由产生超声频振荡的电子线路和换能器(传感器)组成。超声层析的应用范围很广,早在世界二次大战期间,超声层析在军事监测方向就获得了比较满意的效果,以后更广泛地应用于医学之中;此外,超声层析在工业无损探伤方面用途也很广。
2 超声无损检测技术在工程中的运用分析
超声无损检测属于弹性波法。在各种无损检测方法中,超声无损检测是当前无损检测工作中研究最活跃、发展最快的检测方法。目前,超声脉冲检测技术已成为检测工程结构质量的重要手段之一。其主要优点是有效探测距离长,测试精度高,设备简单且无污染。
将超声技术技术应用于混凝土质量检测中,其理论依据是混凝土的质量与声速有较好的相关性,首先在被测混凝土结构物某断面上,将测区划分成网格,发射换能器在一侧某点发射,接收换能器在另一侧所有点上接收,使每个网格都有2条以上的测线通过,利用声时通过反演技术获得测区各部分的波速分布图,从而确定缺陷区的位置、尺寸以及缺陷本身的波速,推断缺陷的类型、强度等。
2.1 超声无损检测的基本原理
根据弹性波的运动学和动力学特征,弹性波层析成像方法可以分为两大类:一是以运动特征为基础的射线层析成像;二是以动力学特征为基础的波动方程层析成像。
作为反演声波穿透的射线层析成象,其基本思想是根据声波的射线几何运动学原理,将声波从发射点到接收点的旅行时间表达成探测区域介质速度参数的线积分,然后通过沿线积分路径进行反投影来重建介质速度参数的分布图像。
混凝土声波CT无损检测技术就是根据声波射线的几何运动学原理,利用最先进的声渡发射、接收系统,在被检测块体的一端发射,在另一端接收,用声波扫描被检测体,然后利用计算机反演成像技术,呈现被检测体各微小单元范围内的混凝土声波速度,进而对被检测体作出质量评价。
2.2 观测系统布置
根据混凝上结构物的形状特点,对结构物常用的测线布置方式为:白色点为接收点,黑色点为激发点。理论及实践都证明,三侧激发一侧接收,所得反演效果最好。射线密度达到要求。一般检测过程中测线都采用该方式布置,激发边和接收边道间距,1般在20-50cm范围。在结构物两端的部份,可适当加密激发点和接收点,以利于增加射线密度。根据结构物的临空面不同,可采用合适的测线布置。
2.3 观测系统完备性评价
观测系统完备是声波CT结果可靠性的基本保障。观测系统的完备性是通过单元的射线密度和射线正交性来衡量的。因此,射线密度和射线正交性就成了表征观测系统完备性的I爵个重要指标,它们是观测系统可靠性评价的有效方法。为保证声波CT结果的可靠性和分辨率,要求研究区内每个单元体内的射线超过40条,同时要求每个单元体内通过的射线其交角至少有一组大于60°,其交角的正弦值大于0.87。
2.4 后期成像
所用软件为TDSoft的《工程CT》,该软件有模块化设计、文件格式要求清晰、处理速度快等优点。软件共有数据输入、射线追踪、速度反演三个主模块和正交性分析一个辅助模块组成。最后通过网格化、成图、导出DXF格式等多个步骤的处理,最终得到混凝土声波CT波速反演图。
3 结语
无损检测技术是以无损检测手段探明被检测体内部缺陷的有无、大小、位置和性质的专门技术。在工程中,需要根据工程构件材料的性能和工程条件具体选择恰当的检测方法。其中,弹性波方法是工程中最为常用的方法之一,特别适合混凝土构件、岩土体等工程问题的无损检测工作。射线理论和射线方法是研究弹性波传播理论的重要方面之一,针对不同的工程材料和工程条件探索研究弹性波射线追踪方法,对于许多工程问题的分析研究具有重要的意义。
参考文献
关键词:低应变;无损检测;灌注桩缺陷;难点技术
本论文为四川理工学院大学生创新基金项目《桩基础低应变无损检测中缺陷的定位与定量分析研究》(201410622030)结题论文。
文献标识码:A;
一、引言
在建筑工程中,人工挖孔灌注钢筋混凝土桩是一种普遍采用的基础形式,但在施工中由于施工条件、技术和外界偶然因素的各种影响,导致桩体出现断桩、颈缩、扩颈、离析、空洞等各种质量缺陷。在现行的各种基桩检测技术中,低应变无损检测技术以其检测方便、费用低廉而成为各类方法的首选[1],应用广泛,但同时也存在精度偏低,对于一些特殊缺陷情况容易误判的情况,本文在总结了大量实践中的案例后,对检测中的难点作出了相应的分析。
二、基本原理
在该法中是采用在桩顶用小锤振击桩头产生振动波,波在桩体中传播,遇到各种缺陷或者到达桩底时则会产生一系列反射波,通过设在桩顶的传感器(采集速度、加速度)来收集到的各类反射波形,通过各类反射波形的变化来分析桩体的密实度并划分桩体类型。
三、检测方法
桩基动测仪采用中国科学院武汉岩土力学研究所生产的RSM24FD型桩基动测仪,并备有速度传感器4个,力锤1个。被检测桩均被凿去浮浆及破损部分,露出新鲜密实的混凝土,每根桩布置2-4个检测点。检测实施步骤为:力锤敲打桩顶―反射波信号输入桩基动测仪―在动测仪中设定参数―处理数据―输出结果―打印结果。
根据基桩检测规范[2],依据波形特征,结合桩身砼的等级要求,将工程桩身结构的完整性定性划分为四类,依次如下:①Ⅰ类桩,桩身完整;②Ⅱ类桩,桩身轻微缺陷;③Ⅲ类桩,桩身明显缺陷;④Ⅳ类桩,桩身严重缺陷。实际上现阶段只能做到将桩体完整度大致分为4类桩体,但对于具体缺陷则无法更深入的分辨,本课题在大量工程实践遇到的病害桩体中,总结出根据波形特点确定各类缺陷的规律,在一定程度上弥补了该技术在此方面的不足。
四、各类缺陷分析
(一) 扩径桩
桩身中部某处的等效直径大于规定的直径就称为扩径桩[3]。在大量的工程实践中,共发现32根具有此类缺陷的桩体,此类桩体的检测波形曲线,一般在初始阶段连续出现密集的2个峰顶,2个波谷,波谷振幅大于波峰的振幅,在2-3个震荡之后波形迅速耗散,直至为0,见图1。
(二)缩径桩
桩身中部某处的等效直径小于规定的直径就称为缩径桩[4]。在本课题研究中所经历的大量工程实践中,共发现28根具有此类缺陷的桩体,桩径在0.8-1.2m之间。其检测波形曲线,一般在初始阶段连续出现密集的2个峰顶和波谷,波峰和波谷的振幅越来越小,在2-3个震荡之后波形迅速耗散,直至为0,见图2。
(三) 空洞
桩身中部某处存在没有混凝土充填而导致的空白地方就称为空洞。这可能是由于混凝土振捣功率或振捣时没充分覆盖所有区域而造成的,这类缺陷在混凝土灌注桩中存在一定比例,它对于混凝土灌注桩的强度有较大的影响,一定程度上削弱了混凝土灌注桩的承载力。在大量的工程实践中,共发现30根具有此类缺陷的桩体,见图3。
(四) 断桩
桩身中部某处产生混凝土的完全断裂,或者仅靠钢筋相连的桩就称为断桩。其波形曲线一般出现1个波峰,1个波谷,波形曲线本身无太多震荡,属于低频大信号,见图4。在大量的工程实践中,共发现19根具有此类缺陷的桩体。
(五) 离析
桩身中部某处的混凝土出现粗细颗粒和水分的分层,造成局部混凝土的密度偏低,称为离析。其波形曲线一般出现3个波峰,且其波峰峰顶呈逐渐下降的趋势,波峰之间的时间间隔大致相等,见图5。在大量的工程实践中,共发现36根具有此类缺陷的桩体。
四、 其他因素分析
实际上,在对波形曲线的形状进行分析判定时应结合地质资料和施工纪录等相关的资料进行综合分析。应力波在传播过程中不仅受到桩体自身阻抗变化的影响,还会受到桩周地质情况改变的影响[5]。比如当桩体从硬土层穿越到软土层时,此时应力波会产生出类似缩径情况的曲线,这样就可能造成误判,导致合格桩被挖出重新施工,造成经济损失。其他的如土层中分布有地下水也会增大误判可能[6]。因此在对整个低应变检测技术的缺陷排查中,除了对波形曲线本身的特征进行分析以外,在后续研究中还要着重对地质情况影响波形曲线的状况进行深入研究。
五、 结束语
事实上采用低应变检测技术方便实用外但精度较低,容易误判,对具体的缺陷还需要采用其他方法来辅助分析,才能对一些具体缺陷有更准确的判断,从而增加该方法的适用性和准确性。
参考文献
[1] 王登杰.反射波法低应变桩基检测探讨[J]. 山东大学学报(工学版). 2011 .25(17):63-65.
[2] 建筑基桩检测技术规范(JGJ106-2003)[S] .2003.
[3] 王靖涛.桩基础设计与检测[M] 武汉 华中科技大学出版社 2005:78-82.
[4] 王雪峰.桩基动测技术[M]. 北京:科学出版社,2001:12-16.
关键词:计算机视觉技术;C# ;;作物无损检测;软件设计
中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2013)15-3640-03
数字农业和农业物联网技术作为现代农业最前沿的发展领域之一,是当今世界发展农业信息化,实现农业可持续发展的关键和核心技术。数字农业要求快速、实时、准确和定位化的获取植物生长信息,而农业物联网技术要求植物信息可实时动态感知,显然,传统的实验室测量分析和信息获取方法已经不能满足数字农业和农业物联网技术的发展要求。因此,研究和开发植物生命信息快速无损检测技术和传感仪器等软硬件平台已经成为现代农业承待解决的关键问题[1]。
目前,国内在作物无损检测方面的研究仪器主要是依赖进口,而相应的软件也是伴随着仪器而购买。此类软件,一般价格昂贵,而且在自主研究平台中,因为无法取得源代码而无法使用或升级,从而出现研究瓶颈。在各类无损化检测技术中,随着计算机视觉技术越来越广泛的应用,对应的软件系统的开发迫在眉睫[2]。
正是基于这样的背景,我们通过对目前应用比较广泛的C#进行研究,利用C#强大的数据处理能力和良好的用户界面开发,并结合强大的图像处理能力,进行作物实时检测软件平台的自主设计与开发。
1 计算机视觉技术简介
计算机视觉也称机器视觉,是采用摄像机或者数码相机将被检测图像转化为数字信号,再采用先进的计算机软件技术对图像信号进行处理,从而得到所需要的各种目标图像特征值。并由此实现模式识别,坐标计算等功能。然后再根据其结果输出数据,发出指令,再配合执行机构完成好坏筛选,位置调整,数据统计等自动化流程。与人工视觉相比较,计算机视觉的最大的优点是快速、精确、可靠,以及数字化。
随着数字农业和农业物联网技术的发展,计算机视觉技术将越来越广泛的应用于农业生产中,而构成计算机视觉系统的软件系统是整个计算机视觉系统的灵魂。随着硬件技术的不断发展完善,计算机视觉系统其功能是否强大,可以说完全取决于软件系统的能力。
2 软件系统设计
2.1 C#与
C#是由微软公司开发的一种面向对象的新型编程语言,它是从C和C++ 中派生出来的,保留了C/C++原有的强大功能,并且继承了C/C++的灵活性。同时由于是MicroSoft公司的产品,它又同Visual Basic一样具有简单的语法结构和高效的开发能力,可以使程序员快速的编写出基于.NET平台的应用程序。
一个基于C#框架,专门为C#开发者和研究者设计和开发的,这个框架提供了丰富的类库资源,包括图像处理,神经网络,模糊系统,遗传算法,人工智能和机器人控制等领域。该框架架构合理,易于扩展,涉及多个较前沿的技术模块,为相关开发人员或科研人员的工作提供了极大的便利。本系统就是采用C#程序设计语言,通过调用该框架来实现作物无损检查系统的开发。
2.2 系统设计与实现
本软件系统是在数码相机拍摄的作物图像的基础上,采用图像处理方法进行特征提取与分析,从而实现作物的无损检测。主要分为图像输入,图像预处理,特征提取,特征分析几个模块。
1) 图像输入
将要分析处理的图像读取到系统中来,为后面图像处理作准备。C#提供了三个最重要的图像处理类,即Bitmap类、BitmapData类和Graphics类。三种图像处理的方法,即提取像素法、内存法和指针法。从执行效率和实现难度综合考虑,本系统的开发采用内存法。
2) 图像预处理
图像预处理主要包括图像的大小调整,形态矫正,平滑和去噪等,以降低环境对拍摄照片造成的不利影响。提供了多个类,可以对图像进行平滑去噪等操作,本系统中采用了中值滤波算方法,对应中的Median类。
3) 特征提取
特征提取分析,是整个系统的核心所在,需要选取合适的图像分割算法,对图像进行处理,提取目标区域,为特征分析作准备。在本系统中采用了阈值分割技术,因为这种算法相对来说比较直接并且易于实现。
采用阈值分割技术,首先,必需确定一个阈值作为图像分割的阈值,在本系统中,采用自适应阈值法,由用户在软件的操作过程中进行设定,并且可以根据需要进行调整。然后,根据这个阈值对图像进行分割,并将其转化为二值图,如图(b)所示。从图中我们可以看到二值图像中存在大量的小孔,这种太小的孔洞对我们进行图像分析没有实际意义,并且会干扰结果的正确性,因此我们需要采用腐蚀和膨胀的形态学方法来进行填充孔洞,结果如图(C)所示。最后,我们需要根据需要提取目标区,涉及到连通区域的提取问题。最后,输出结果。
4) 特征分析
对图像分割结果进行分析,用于指导生产实践。我们可以对通过图像处理得到的目标区域进行分析,比如可以根据叶片颜色的变化判断叶绿素含量,进而推算出作物的营养状况,根据色素区域的大小计算出叶面积,根据不同区域的形状、大小判断病虫害等。
3 实验结果及分析
软件运行后主界面如图3所示。
为验证本系统的有效性,我们通过设定不同的阈值进行图像分割,并跟photoshop cs4软件中魔棒的工具作对比,来提取图片中的目标区域。测试图片大小为800px×610px,取特征点坐标P(310,70),该点的RGB值为(29,92,0),获取目标区域的总像素和绿色分量平均值,数据如表1所示。
从上述表中我们可以看出,本软件在图像处理目标区域的提取方面,提取到的目标区域较photoshop 提取的小,绿色分量平均值较photoshop更接近特征点数值,由此看出用本软件做图像分割准确性更高。
4 结束语与展望
计算机视觉具有非破坏性、快速、高效、信息量大等特点,目前已在主要的农作物和经济作物的养分诊断,植物病虫害的快速检测及预警预报等方面有了广泛应用,取得了较好的效果。随着计算机视觉技术和图像处理技术的发展,计算机视觉技术将更多的应用于植物长势预测、产量估计等方面。
通过本次研究,开发了一个交互界面良好的色素分量检测系统,能对图像在RGB分量上实现阈值分割,并实现目标区域的获取分析。该文主要提倡一种软件开发的理念,所设计开发的软件的针对性较强,还存在着很多的局限和不足,要作为计算机视觉类的通用软件,系统的稳定性和功能都还有待进一步提升。
参考文献:
[1] 刘飞.基于光谱和多光谱成像技术的油菜生命信息快速无损检查机理和方法研究[D].浙江:浙江大学博士学位论文,2011.
[2] 朱哲燕,陈红.基于MATLAB的作物信息光谱分析平台的设计与开发[J].科技资讯,2012(16).
[3] 蒋丽华.基于计算机视觉技术的叶绿素含量检测系统[D].苏州:苏州大学硕士学位论文,2009.
[4] 赵春江.C#数字图像处理算法典型实例[M].北京:人民邮电出版社,2009.
[5] 何勇,刘飞,聂鹏程. 数字农业与农业物联网技术[J].农机论坛,2012(1).
[6] 张起丽.基于数学形态学的彩色图像处理研究[D].西安:西北大学硕士学位论文,2009
[7] 冀高.基于数字图像处理的棉花群体特征提取[D].北京:北京邮电大学硕士学位论文,2007.
【关键词】回弹法;超声法;超声回弹综合法
1 超声回弹综合法测强的基本原理
超声回弹综合法是指采用混凝土超声波检测仪和混凝土回弹仪在结构混凝土同一测区分别测量声速值v(在混凝土中,超声脉冲单位时间内的传播速度)及回弹值R,根据混凝土强度与表面硬度以及超声脉冲在混凝土中传播的规律之间的相关关系推定混凝土强度等级的一种检测方法。其检测原理是[1]:超声仪发出的声脉冲传入混凝土介质中。由于声波在混凝土中的传播速度能反映混凝土的密实度,而混凝土的密实度又与混凝土的强度有关,因而超声波在混凝土中的声速与混凝土的强度之间存在相关关系。混凝土越密实,声波在混凝土中的传播时间越短,声速越大,混凝土强度就越高;反之,混凝土越疏松,声波在混凝土中的传播时间越长,声速越小,混凝土强度也就越低。因此可以通过测定声波在混凝土中的传播速度来推定混凝土的强度[2]。
2 超声回弹综合法测强的优点。
与单一的回弹法和超声法相比,超声回弹综合法具的独特的优点:
2.1 减少了龄期和含水率的影响。声速值除了受混凝土骨料的影响外还受混凝土龄期和含水率的影响,而回弹值除受表面状态的影响外也受混凝土龄期和含水率的影响,但龄期和含水率对二者的影响有着本质的区别国,混凝土含水率高,超声波的超速就高,而回弹值则偏低凝土龄期越长,声速的增长率会下降,而回弹值反而会因碳化深度增大而提高。因此二者结合起来测定混凝土强度就可以减少龄期和含水率的影响。
2.2 弥补相互不足。采用超声回弹综合法检测混凝土构件强度,既可以内外结合,又难能使较高和较低的强度之间相互弥补,能够全面的反映结构混凝土构件的实际质量。
2.3 有效的提高了测试精度。单一的回弹法和超声波检测会受到多种因素的影响,而综合法能够减少一些因素的干扰,比较全面的反映整体混凝土构件的质量,所以对提高混凝土无损检测的质量具有明显的效果。
3 超声回弹综合法的技术要求。
3.1 抽样方法与测区布置。单个构件检测时,应该在构件上均匀布置测区,每个构件上测区数量不应该少于10个,按批抽样检测时,按混凝土龄期和混凝土设计强度等级不国而化分检测批,构件抽样数量不少于构件数量的30%,且不应少于10件。测试面应清洁平整、干燥,不应有接缝、施工缝、饰面层、浮浆和油垢,并应避开蜂窝和麻面部位。必要时可用砂轮片清除杂物和磨平不平整处,并擦净残留粉尘。蜂窝麻面对回弹值和声速值都有着极大的影响,我们曾经对海景花园的30个构件做过一次测试,其中15个构件表面不平整,另外15个构件经过表面打磨平整后测试,结果经计算统计,最终强度推定值相差28.5%,因此选择平整干燥表面对超声回弹综合法的技术要求很重要。
3.2 回弹测试的技术要求也很严格,要先进行回弹测试后进行超声测试,回弹仪要与墙面成90度角,垂直弹击待测面,均匀用力,同一测点只能弹击一次;超声测试时,换能器辐射面应通过耦合剂与混凝土表面良好耦合,测试面应清洁平整、干燥,不应有接缝、施工缝、饰面层、浮浆和油垢,并应避开蜂窝和麻面部位。超声测试分为对测法、平测法和角测法,检测混凝土构件最常用的方法是对侧法,采用此法时,两个换能器的轴线一定保持在同一直线上。当结构或构件被测部位只有两个相邻表面可提供时,可采用角测方法测量混凝土中的声速。因平测法只能反映浅层混凝土的质量,所以厚度较大的板式结构一般不宜采用平测法。
4 超声回弹综合法的主要影响因素
超声回弹综合法检测混凝土构件强度是利用混凝土回弹值、超声声速值等物理量简接推定混凝土强度,而混凝土又是一种多项复合材料,其各种性能必然受外界和各种因素的影响,超声测强的影响因素很多,针对几种主要的影响因素,我们也做了大量的实验研究。
4.1 掺加矿物细料的影响。随着房地产业的发展,对混凝土强度、性能的要求也越来越高,配制高强或高性能混凝土的主要方法之一就是掺加矿物细料,掺加硅灰配制高强混凝土已经是很成熟的方法。试验证明,硅灰能提高超声声速值,主要原因在于硅灰颗粒细小,仅是水泥颗粒直的1/100,具有高度的分散性,可以充分地填充在水化水泥颗粒之间,提高浆体硬化后的密实度。
4.2 配合比的影响。配合比不同,超声声速存在显著的差异,各种材料相同的混凝土,由于配合比的不同,如粗骨料偏多的混凝土,超声波传播的速度就要比粗骨料含量少的混凝土传播快,水灰比W/C大的混凝土,由于水分蒸发较多,孔隙多,使声速偏低;相反,W/C小的混凝土,内部密实,水分蒸发后留下的孔隙少,超声波传播速度快。
4.3 龄期的影响。在早龄期的混凝土中,声速值的增加大于混凝土强度的增加,随着龄期增加,声速的增加要小于强度的增加。
4.4 结构构件中钢筋的影响。研究表明,超声波在钢筋中的传播速度比在混凝土中高1.2倍~1.9倍,因此,在检测含有钢筋的混凝土构件时,所得的超声声速值偏大,应根据情况进行修正。
4.5 混凝土的缺陷与损伤。如果混凝土中含有裂缝,就不能用超声波检测混凝土强度,在检测时,应结合首波形状提高准确度,如果首波形状发生改变,说明混凝土内部存在缺陷,此时就不应继续使用超声声速换算混凝土强度。
5 超声回弹综合法的发展。
我国在1976年引进这种方法,之后根据我国具体情况进行了大量试验。在研究、分析、综合的基础上,于1988年颁布了《超声回弹综合法测试混凝土强度技术规程》(CECS02:88),为这种方法在我国工程界的广泛使用奠定了基础,于2005年制订了《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》(CECS02:2005),使得超声回弹综合法检测混凝土强度更加完善[3]。
6 结束语:
总之,超声回弹综合法是目前混凝土结构工程中最为常用的一种无损检测技术, 但是因为检测环境太复杂,影响因素之多使得这项检测技术还是存在着诸多缺陷。随着人们对建筑质量要求的关注,这种检测技术也有待进一步完善。
参考文献:
[1]超声波传感器在混凝土无损检测系统中的应用研究传感技术学报第21卷 第7期 朱建林
[2]结构混凝土现场检测技术 湖南大学出版社
[3]超声回弹综合法检测混凝土强度试验研究李波 西安科技大学硕士学位论文
作者简介:
关键词:焊接z验;教学实践;教学改革
一、焊接检验课程发展
焊接结构件在现代科学技术和生产中得到广泛运用,因此我校将其作为焊接专业学生最主要的专业课之一,这样做的目的是让焊接专业的学生在熟练掌握各种焊接缺陷的特征及分布的基础上,能够熟练掌握各种常见无损检测方法,以及其基本原理、设备操作步骤、检测设备使用、维护和检测结果的基本评定。该课程的任务是:通过系统地学习焊接检验课程,让学生掌握各种焊接检验方法的基本原理以及适用范围,具备独立完成焊接检验的能力。焊接检验课程概念繁多、专业术语使用频繁,检测步骤和实际生产紧密结合,焊接检测参数的选择、焊接检测的操作过程以及焊接检测结果的评定等各个环节都和焊接实践经验息息相关。所以说焊接检验是实践性强的一门课程。
1.焊接检验的意义
众所周知,焊接的结构件在当代科学中占有极其重要的作用,随着锅炉、化工机械、原子能工程和航空航天工程向着高参数、大型化方向发展,焊接工作条件日益严苛复杂,我们必须提高焊接结构件的质量。但是焊接接头成分性能不均匀,其应力分布复杂多变,在生产过程中很难将缺陷完全排除,更不能排斥生产的产品在服役过程在不出现新的缺陷,所以我们需要更为先进的焊接检验技术。
2.焊接检验主要作用
一是确保焊接结构件在生产制造时的质量,确保其安全运行,避免废品出厂。使用过程中的实时监测可以确保其在服役寿命内不发生破损。二是改善焊接技术可以提升产品质量。通过检测,不断优化焊接参数和焊接工艺,使得焊缝达到规定的等级要求。三是降低生产成本。进行有效的安全评定,避免出现产品最后报废的情况,很大程度上节约成本,减少企业经济损失。四是在焊接检验的质量保证下,使得焊接技术的应用更为广泛。
3.焊接检验的分类
破坏性试验包括拉伸试验、弯曲试验、冲击试验、硬度试验、压扁试验、疲劳试验;非破坏性试验包括吹气试验、水压试验、气压试验、气密性试验、载水试验、氨渗漏试验、煤油试验、沉水试验,其中无损探伤可分为渗透探伤、射线探伤、磁粉探伤、超声波探伤和涡流探伤。
二、焊接检验课程教学与改革
1.课程目的及要求
课程目的:通过焊接检验课程学习,使学生熟练掌握焊接检验基本知识,能够独立完成最基本的焊接检验操作。
课程要求:要求学生熟练掌握焊接检验方法的基本原理和适用范围;掌握正确选用实验设备和仪器,以及具体的操作技能;了解相关检验标准,能够识别缺陷,同时能够正确拟制焊接检验工艺;掌握评定焊缝质量等级的方法,可以自主进行焊缝质量分析,同时改进焊接技术,从而全面提升产品质量。
2.焊接检验课程教学过程中存在的问题
一是课程安排的较晚。和其他专业课相比,焊接检验的排课在所有专业课的后面,使得学生对于焊接检验这门课程的重要性认识不到位,大多数学生缺乏对相关知识的了解,对于焊接检验也很陌生,平时接触焊接检验较少,甚至对于焊接检验的认识还停留在靠肉眼观察的方法上。
二是实验条件相对简陋。焊接检验中无损检验设备的价格相对昂贵,实验室购买数量有限,相关从事的教师数量偏少,所以开展这门课程的高校就相对偏少,造成人才严重短缺。
三是对于操作技能熟练程度要求较高。平时的课程以课本教学为主,实验课较少,亲自操作的机会不多,加之学生数量多,每个人平均下来的操作时间很少,所以很难满足学生实际操作的需求。
3.教学内容和教学方法上的改革和突破
(1)教学内容改革
教学内容能否做到与时俱进,是影响一个专业或者相关研究方向能否持续健康稳定发展的重要因素,所以焊接检验教学人员必须对原有焊接检验方法及技术进行及时更新。对无损检测而言,五大常规无损检测方法(渗透、磁粉、超声波、涡流、和射线)最为常见,这都是非常成熟的检验方法,但是随着无损检测技术的发展,我们对检验的要求也不断提高。原有的常规焊接检测方法,急需在现有的理论基础上进行更新,进而衍生出新的焊接检验方法。所以教学内容应该做到与时俱进,不能只局限于原有的常规方法,还需要将新的焊接检验方法、理论教给学生。除了向学生传授最新的无损检测方法外,我们还应该避免原先单一的理论授课方法,无损检测是一种摸不到、看不见的检验方法,需要注重理论和实践相结合。这就要求教师具备较强的专业素养,在讲授理论知识的同时结合相应的焊接检验示意图、动画显示、实例分析,通过更加生动的授课方式提高学生的学习效果。
教师应当更加注重启发式教学,以往满堂灌的教学模式更加注重对教材内容的讲解,往往导致学生学习被动,上课容易走神,课堂效率低,教学效果较差。而启发式教学可以使课堂教学从传统的单向教学变为双向共同的学习交流,促进学生勤动脑多思考,让学生通过归纳、总结、比较,得出全新结果。在学生深思熟虑后,采用启发式的教学方法介绍学习内容会使学生对知识的理解更加深入,记忆更加深刻。这也充分体现了学校教学中以“教师为主导,学生为主体”的基本原则。
同时,可配合多媒体教学,采用现代化的教学手段解决相对有限的教学时间与相对丰富的教学内容这一矛盾。但是在多媒体教学过程中,容易出现学生整节课像在看电影的现象,教师成了放映员而不是传道授业解惑。教学课件一放而过,学生对知识的印象不深刻。所以教师必须把控讲课节奏,运用循序渐进的讲学规律,再结合板书,对教学内容一步步讲解,并给学生一定的时间进行独立思考,同时增加课堂互动讨论环节。多媒体只是一种工具,但它不是万能的,教师应该牢牢把握主导作用,不能完全依赖于多媒体。将多媒体教学和传统的教学法相结合能够更好地进行课程教学。
(2)教学方法改革
一是提升学生的学习兴趣,密切注意理论联系实际。一味地讲述课本上的知识是枯燥无味的,在讲课中可以加入实际例子,在具体的事例中进行教学,充分调动学生的主观能动性,激发他们学习的兴趣,促进他们思维发展。
二是升华教学内容,紧抓重点。讲课应该避免泛泛而谈,形式化的讲课方式内容空洞。教师在上课之前要熟悉讲课内容,理清当堂课的重点是什么,把握知识框架结构,重点知识重点讲解,使教学内容具有相当的深度和广度。
三是注重学生动手能力培养。在焊接检验这门课程中,动手实践显得极其重要。通过焊接检验实践教学,一方面培养学生熟练灵活地运用相关知识、独立分析并解决问题的能力,同时锻炼了动手能力、独立思考问题的能力,为今后的工作、发展打下扎实基础。另一方面,也有利于培养学生树立科学的实践观和形成严谨的工作作风,这能够让学生明白学术上严谨的作风是取得事业成功的关键。实验操作上的严格要求是学生学有所成的重要保证。
四是运用灵活的考查方式。学生成绩的给定可以灵活多变,尤其是在焊接检验这门实践性很强的课程中。书面考试的成绩可以反映学生的理论学习情况,但动手能力的考核也尤为重要。为了避免学生在期末前突击,死记硬背应付考试,可以增加考核的内容,一方面增加期中考核以及平时成绩的给定,同时增加论文心得的考核项目。另一方面,增加动手实践的成绩比重,让实验的分数占相当一部分比重。
三、实践教学改革
焊接检验课程实用性强,我们也需要同时注重企业调研、现场测试观察等实践教学环节。相应增加焊接检验实践教学的n时数,开设综合性以及探究性实践探索课程,引导、激励学生去参加科研项目和创新课题。这将促使学生把知识与实际应用相结合,不断提高学生的学术素养和科研能力。
1.实验室现场教学
在无损探伤的实验课上,可以进入探伤实验室,在确保实验安全的条件下进行相应实验,让学生亲自加入动手学习中,完成相关的学习任务,培养实践能力和创新能力。
2.加强与企业的合作
企业在焊接检验方面的需求日益增大,焊接检验的实践教学环节以调动学生积极性为核心,以提升实践能力为主体。学生进入企业并进行相关的实习工作,运用自己所学的知识,结合现场的实际情况做出分析判断,这将显著提升教学质量,对学生将来的发展起至关重要的作用。
3.“就业导向,项目驱动”的教学模式
学生在校学习的主要目的是毕业后有能力找到适合自己的工作岗位,所以确立就业导向机制,可以使学生更清楚地明白学习目的,因此也就有了学习的动力。在相关教学中,需要培养学生主动提出问题、积极思考问题、寻找方法解决问题的能力,构建专业基础知识、岗位技能技巧、自主科研能力“三位一体”的课程教学内容体系。以就业为导向提出相应的学习任务,以项目为驱动进一步深化学习能力,力求达到“教学研”相统一。
四、结语
如今的焊接检验课程教学及实践改革的目的是,运用现代科学信息技术和科研成果对焊接检验课程体系及内容进行完善和提高。相关教师精心制作多媒体课件,在实际教学过程中引入焊接检验技术的应用案例,使学生更好地掌握基本概念、专业知识点和焊接检验新技术,并且将课程教学内容与学生的科研创新项目、实践课题相结合来反哺教学,从整体上提高教学质量。
参考文献:
[1]陈孝文,张德芬.《焊接检验》实践教学模式的探索与评价[J].科技创新导报,2014,27(4):152-153.
[2]赵熹华.焊接检验[M].北京:机械工业出版社,1993.
[3]刘彬.胡庆贤.高等院校焊接专业《无损检测》教学改革的探索[J].科技创业家,2014(4):199-21.
【Abstract】Appearance quality control of Titanium alloy welded joints is the important safeguards for reducing the weld line reworking. This paper mainly describes the appearance quality test method of titanium alloy welded joint, and introduces the inspection method and endoscopic examination of the appearance quality and weld geometry.
【关键词】焊接接头;目视检验;焊接检验
【Keywords】welded joint; visual inspection ;welding inspection
【中图分类号】TG407 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069(2017)03-0186-02
1 引言
钛合金焊接接头的外观质量检验是最大程度减少焊缝返修的第一道屏蔽墙,焊缝返修会大大增大产品的质量成本,经相关统计研究显示:手工焊返修质量成本等于20倍的无返修情况质量成本,自动焊返修质量成本等于50倍的无返修情况质量成本。减少焊接接头的返修是降低成本和保证工期的有力措施。焊接接头的外观质量检验一般在无损检测和强度试验之前进行,检查时应将焊缝表面妨碍检查的渣皮和飞溅物等清理干净,检查的项目包括表面缺陷、焊缝尺寸、几何形状等内容。对接焊缝几何形状的参数有焊缝宽度、余高、熔深[1]。
2 检验人员资质及焊接设备
从事焊接接头检验的人员及焊接设备均应符合行业相关法规及技术要求,检验人员用肉眼或其他目视检测方法借助相关检验设备和仪器完成对钛材焊接接头表面情况的评价和分析。
3 焊前检验
①焊接前母材及坡口处,采用目视检测及无损检测进行100%检测。②操作者在焊接之前应检查施焊件的坡口质量,用丙酮清理焊缝坡口及焊缝两侧50mm焊缝热影响区,确保该区域无杂物、油迹及铁离子污染。焊缝点焊时,点焊处不允许有表面缺陷及氧化现象,并尽量使其外形不要有明显凸出、凹坑现象。焊丝在使用前应用丙酮擦洗以确保焊丝表面清洁,擦拭后的焊丝放置在专用的焊丝筒中以防止焊丝空气浮尘中的铁离子污染。焊工在施焊前,先检查焊机运行情况,保证焊机运行正常,焊接保护气体满足焊接要求[2-3]。③如果零部件在装配尺寸方面的问题,焊接过程将很难有效地纠正这类偏差,则焊前应考虑焊件的焊后变形情况,提前做反变形处理,以得到符合规范的焊接接头。
4 焊中检验
①产品焊接过程,首先应检查确认焊接工艺是否满足要求,包括焊接材料,焊接方法,预热及层间温度以及施焊方法的选择等。②焊接过程中焊接次序的控制应为钛合金焊接接头控制的重要内容,对于特殊的、重要的、易产生焊后变形的材料或结构件,应在工艺文件中注明施焊顺序,实现对焊接过程的控制及指导焊工操作,保证焊缝质量满足规范的要求。③焊接过程中最重要的是除了严格按照焊接工艺规范进行焊接外,还要严格控制焊接过程中的层间温度,对于钛合金的焊接,一定要将层间温度控制在60℃以下,确保焊缝内部质量[2-3]。
5 焊缝质量检验
5.1 检验标准
具体焊缝检验标准严格按图纸要求和合同要求检验执行。
5.2 检验方式
5.2.1 外观检测
钛材焊接接头表面颜色的检验为焊接接头检验首要控制点。焊接接头表面呈银白色、金黄色为合格。蓝色、紫色、灰色等其他颜色均为不合格,表面均需要处理或者返修。
5.2.2 焊缝的外观质量
首先应无焊接变形,工件焊接后一般都会产生变形,如果变形量超过允许值,就会影响使用。再者要控制错边量和焊缝余高,不能超过相关标准的允差范围。钛合金焊缝表面应无焊渣、飞溅、裂纹、焊瘤、未焊透、咬边、多余凸面(角焊)、成型不良、错边、烧穿、电弧击伤、塌陷、气孔、夹渣等肉眼可见缺陷[2-3]。
6 焊缝尺寸检验测量方法
焊缝检验主要检验工具为经过计量合格的钢卷尺和焊接检验尺。下面主要介绍焊接检验尺的具体测量方法。焊接检验尺主要由主尺、高度尺、咬边深度尺和多用尺四部分组成。焊接检验尺如图1所示。图2~图5主要介绍焊接接头的焊缝余高p焊后错边量p角接接头焊缝厚度测量等典型焊接接头几何尺寸的测量。
宽度测量p焊脚测量p焊缝厚度测量p咬边深度测量p角度测量p间隙测量等均可用焊缝检验尺进行测量,其中焊缝宽度测量亦可采用游标卡尺进行测量。
7 工业视频内窥镜在钛合金焊接接头中的应用
由于结构原因,有些部位的焊接接头无法进行直接目视检测,为了保证焊缝质量,必须借助一些其他手段进行检测,如工业视频内窥镜。如图5所示为φ25mm钛管对接焊缝,采用工业视频内窥镜对钛材焊接接头背部焊缝的检验。通过内窥镜检测技术实现内部结构和内表面形态检测,它是a品质量控制最有效的手段之一。在控制钛合金焊接接头背部质量及角焊缝的焊接质量起到非常有效的作用 。
8 结语
近年来钛材在各个行业的作用越来越显著,钛制压力容器及压力管道广泛应用于石油、化工、航空航天、核电工程、环保工程、海洋工程等领域,钛成型焊缝成为其主要构成部分,其外观质量是保证产品质量的极其重要的内容。对外观质量不合格的焊缝,应及时进行返修处理,返修后重新进行检查。论文阐述了钛焊缝的外观检验方法,为后续的检测方法提供依据,保证后续工序的顺利进行。也希望对同行业相关人员有一定的帮助。
【参考文献】
【1】全国锅炉压力容器标准化技术委员会.钛制焊接容器[M].北京:中国标准出版社,2002.
【关键词】燃气管道;腐蚀;检测技术
中图分类号:TU996文献标识码: A
一、前言
燃气管道的检测技术是的防燃气管道腐蚀的常用外处理手段,主要是用于燃气管道的腐蚀检测的项目中。保证管道腐蚀检测的质量是整个燃气管道项目管理的重要环节。下文将对燃气管道的腐蚀和检测技术进行分析。
二、燃气管道的腐蚀检测技术现状
管道输送作为燃气输送的一种主要方式 ,其在我国的燃气输送中得到广泛的应用 ,据不完全统计 ,我国已建成的石油和天然气管道已超过 2 万 km,拟建设的管道也有近万公里。这么多的管道分布的地域极其广阔 ,其所敷设的环境也具有十分复杂、位置相对隐蔽的特点 ,管道一旦发生失效破坏将难以被人所发觉 ,导致其泄漏将造成巨大的经济损失 ,同时还将对人身安全和环境等都造成及其严重的破坏。在燃气管道泄漏事故中很大一部分是由于管道的腐蚀而导致的 ,主要包括管道内腐蚀及管道外腐蚀两种。其中 ,燃气管道管外腐蚀是所有导致管道事故中最重要的诱因 ,同时对燃气管道的破坏也极其严重。
三、燃气管道腐蚀原因分类
金属腐蚀是金属与周围介质发生化学、电化学或物理作用成为金属化合物而受破坏的一种现象。 作为金属,燃气管道的腐蚀可分为电腐蚀和自然腐蚀。电腐蚀是指金属与电解质因发生电化学反应而产生破坏的现象,往往是由于直流电体和电防腐设备泄漏电流引起的腐蚀。自然腐蚀则是除此之外在自然状态下产生的腐蚀。
1、电腐蚀
电腐蚀往往表现为缝隙腐蚀和点腐蚀。燃气管道一般是由螺栓、焊接等方式连接的,在这些连接件或焊接接头缺陷处可能出现狭窄的缝隙,其缝宽(一般在 0.025~0.1 mm)足以使电解质溶液进入,使缝内金属与缝外金属构成短路原电池,并且在缝内发生强烈的局部腐蚀。点腐蚀是指腐蚀集中于金属表面的局部区域范围内,并深入到金属内部的孔状腐蚀形态,容易导致管道穿孔。
2、自然腐蚀
自然腐蚀包括化学腐蚀、应力腐蚀、细菌腐蚀等。一般会使管道产生均匀的大面积锈斑及腐坑。
四、管道状态检测技术及装备
一般说来,管道安全维护的方式可以分为主动维护、被动维护及全部更换3种川。主动维护即通过定期及不定期的检测,了解在线管道的受损状况,作出寿命预测,按安全规范主动而适时采取的维护措施;被动维护即发现泄漏或发生事故以后,立即组织力量赶赴现场抢修、抢换、抢险,以恢复管道运行,阻止事态扩大;全部更换即对于已使用了若干年的管道,为避免发生事故,全部更换成新管道。根据国外的统计,主动维护是管道管理的理想状维护措施主动维护被动维护全部更换态,而要实现主动维护,管道检测是其基本前提。传统的管道在线检测均采用管外抽样检测,即将被测管道按一定抽样间隔开挖后,以手工接触法逐点进行检测。这种方法费工费时,成本高、周期长,由于不能进行全面检测,故难以保证缺陷不漏检;而且还不适于检测公路、铁路、海洋等区域下的管道,因此用于管内检测的机器人便应运而生。
管内检测机器人是在管内极限环境中顺利运动的机电一体化装置,它可以携带各种检测设备同步前进,在操作人员的远距离控制下完成管道缺陷检测作业。目前已研制的管道内检测机器人根据不同的特征可分为很多类型。如按功能可为测厚机器人、测径机器人、焊接管道机器人等;按行走方式可分为轮式、履带式、足式、振动式和蠕动式管道机器人等;按检测手段可将其分为漏磁、超声波、声发射、涡流和摄像检测机器人等;按驱动方式可分为自主驱动机器人和介质差压驱动机器人等。其中,介质差压驱动机器人具有实用性好、行走距离长、所需动力源方便、结构紧凑等优点,特别适用于油气管道的检测。
然而,在国际上,直到目前管道检测机器人技术还属于垄断技术,美、英、法、德日、挪威等国研制的管道机器人处于世界领先地位,他们的产品已实用化、商品化。但他们的技术严密封锁,处于绝对保密状态。一般不出售产品和技术,只提供在线检测服务,收取高昂的服务费用。在国内,管道检测机器人的研究还处于起步阶段,虽然有一些成果,但还有许多问题没有解决,离工程应用还有不小的距离。因此,必须下大力进行研究,以开发新型的拥有自主知识产权的管道检测装备,提升管道检测技术及手段,使管道检测及管理规范化,并逐步实现由被动维护向主动维护的转化。
五、燃气管道腐蚀的检测方法
现在的燃气管道敷设中,埋地钢制管道的外腐蚀保护一般由绝缘层和阴极保护组成的防护系统来承担。通过对阴极保护系统进行检测。可以判断管道防腐层的损坏程度,从而得到管道受腐蚀的情况。
1 、标准管/地电位法
标准管/地电位法是利用数字万用表测试接地硫酸铜电极与管道上的 CP 电位, 通过电位的分布,间接评定涂层的质量状况。这种方法能快速测量管线的阴极保护电位, 但它测试的数据受许多因素的制约, 经常会漏检和误判, 而且它不能确定缺陷大小、位置以及防腐保温层的剥离。
2 、密间歇电位法
此法与标准管/地电位类似,可以说是标准管/地电位的加密测试。该法能测定 CP 系统的效果, 间接反映防腐保温层状况, 并能判断缺陷的严重性, 自动采集数据。但此法的测试数据受许多因素的制约, 不能确定缺陷大小、位置以及防腐保温层的剥离。
3、 直流电压梯度法
此法在管道上加载直流信号,用测量管道防腐层破损裸漏点和土壤之间存在的电压梯度, 来判别防腐层的缺陷。该方法能准确地检测出防腐层的破损位置, 亦可估算缺陷大小, 并通过 IR%判定缺陷的严重程度。但该方法在没有阴极保护的管道上不能使用, 需要大量的原始数据, 对土壤的含水量要求也较高, 同时杂散电流、土壤电阻率等环境因素会引起测量误差。
4、 电位梯度法
此法在管道加载交流信号。当交变信号经过管道防腐层的破损点处时会流失到土壤中, 因而电流密度随着远离破损点的距离而减小, 在破损点的上方形成了一个交流电压梯度, 通过电压梯度即接受信号的强弱来判定防腐层的破损点。此法能识别破损点大小, 微小漏点也能测到, 但不能指示缺陷的严重程度、CP 效率和防腐层剥离,而且易受外界电流的干扰, 对操作者的技能要求较高, 还经常给出不存在的缺陷信息。同时, 水泥或沥青地面接地难。
5 、多频管中电流法
该法用发射机向管道发射某一频率的信号电流, 管道外防腐层破损或老化处会有电流流失, 管道周围磁场的强度就会减弱, 通过磁场强度的强弱来判断缺陷的存在。这种方法可对破损点进行定位, 受地面环境影响较小, 但测量结果不直观, 不能测量 CP 效率, 不能测量防腐层剥离, 易受外界电流的干扰, 且需预先获得一些参数, 如管体的电阻、防腐层的电容率等。
6 、变频- 选频法
该方法是在管道上加载交流信号, 通过管道上的标桩检测同一频率的信号, 同步改变发、收频率直到接收功率是发射功率的 5%以下即可认为“信号损耗殆尽”, 然后利用两标桩之间管体长度和直径、管壁厚度、土壤特性阻抗等有关参数计算标桩之间防腐保温层的漏电阻。此法测出的是某一段内平均漏电阻, 可评价整条管道防腐层的综合保护性能, 受地面环境影响较小。但此法不能检测出具体的破损点位置, 计算结果中人为因素多,误差大, 尤其是对于公用燃气管道, 其线传输理论模型在管路复杂的情况下难以适应, 不能有效地判断破损点位置。
六、结束语
总之,在整个城市燃气管道防腐与检测的过程中,要重视防腐检测设计中的每一个环节,预防检测防腐过程的不彻底的发生,保证防腐检测设计的规范性,使整个防腐检测过程质量得到保证。
参考文献:
[1]高海林. 在线检测技术在燃气管道完整性检测的应用[J]. 煤气与热力,2011,07:31-34.
[2]高盈盈,马天宏,李小红. 燃气管道在线检测技术的应用[J]. 自动化与仪器仪表,2012,02:95-97.
[3]雷玉兰. 新型无损检测技术在压力管道在线检测中的应用研究[J]. 科技资讯,2012,23:1.
[4]程华云,关卫和. 高温压力管道在线检测技术[J]. 无损检测,2010,03:184-188.
[5]李著信,苏毅,吕宏庆,孟浩龙. 管道在线检测技术及检测机器人研究[J]. 后勤工程学院学报,20011,04:41-45+53.
[6]陈志光; 秦朝葵 轨道交通杂散电流对埋地燃气管道的腐蚀影响中国土木工程学会城市燃气分会应用专业委员会2010年年会论文集2010-07-01中国会议
[7]左延田; 杨惠谷; 吴刚; 顾福明 不开挖检测技术在某埋地燃气管道检测中的应用化工装备技术2008-12-10期刊
[8]陈元利 导波检测技术在城市燃气管道腐蚀检测与监测中的应用机电工程技术2010-07-15期刊
【Abstract】In practical work, because of the complex structure and poor working environment, it is difficult to avoid the safety problem of power plant boiler. So, while welding or installation, follow up supervision and control coulde maintain the safe operation of the boiler better. In this paper, the technical measures of boiler safety and supervision and inspection are put forward, and the author hopes to provide the reference for the colleague in the industry.
【关键词】电站锅炉;安装;监督检验技术
【Keywords】 power plant boiler; installation; supervision and inspection technology
【中图分类号】TK229 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069(2017)03-0049-02
1 引言
发电厂的锅炉作为电厂的主体设备,其特性、参数、结构等相较于散装工业锅炉差别巨大,所以安装或者监督检验工作有着较大的特殊性。采用普通的安装或者监督检验不但将很难达到电厂锅炉安装的具体要求。论文主要从电子锅炉安装的角度考虑问题,在契合其检验技术要求的前提下,寻找一套能适应电站锅炉安装和检查的技术性措施,然后在实践检测的前提下形成实效性较好的技术资料。
2 电站锅炉安装以及监督的必要性
当前我国很多电站的锅炉逐步向着大容量和高参数的趋势发展,这就要求锅炉的结构更为复杂。原有已经在运行的锅炉,随着运行时间的延长,部分问题也能逐渐凸显出来。故此针对性地对锅炉进行安装和检验就显得尤为重要,能保有锅炉安装和运行调试的可靠性,从而让锅炉能安全运行。
3 电站锅炉的安装方法及监督检测技术探究
3.1 安装时监督和检验方法
3.1.1 现场检验安装
安装工作开展初期,要求锅炉内的所有验收部件都应符合安装要求。整个安装过程中,要根据《锅炉安装监督检验规则》规定,重点关注安装中的监督与检验环节。定期抽查锅炉内的安装记录,抽查的重点集中在锅筒膨胀指示器质量上,原因是这部分的安装能更好地保障锅炉汽水循环,提升锅炉蒸汽质量[1]。
3.1.2 水压测试
水压测试主要是电站锅炉所有部件都焊接完成以后进行的。开展的水压试验需要符合锅炉的设计要点,更要有着完整和系统化的审批签字。水压测试的时候,应选用洁净的水,不同的材料或者部件,测试用水均要保持恒温。比如,合金钢受到原件的影,测试的时候应选用的水温要高于钢种脆性转变的温度。水压实验时,要求监督试验压力、保压的时间、升降压速度都符合规定,整个过程中工作重点集中在部件表面承压和焊接缝处的检查。检查的主要内容集中在是否出现渗漏、形变和声音异常的情况,然后检查压力消失后锅炉是否存有残余变形。
3.1.3 验收受压零部件
验收受压零部件环节主要是验收现场零部件。锅炉的部件受到拆分运输的影响,多少会受到部分挤压。所以,检验的时候锅炉部件的外观检查也不能被忽略,细致检查外观是否遭到过破坏,法兰等外购件需要详细的质量报告,然后,适当地抽查其中的合金部分,借助于光谱分析的方式了解合金部件是否符合设计要求。验收受压不见得适合,先要重点检查锅炉汽包。该检测内容包含的检查项目分为如下几项:抽离部分无损检测焊缝,检查焊接的缝隙并对母材的外观部位做细致的检查。检查中如果发现部分零部件制造商发货时没有对其进行焊接,或者焊接处分开,如若发现,就要马上通过热处理的方式做加固焊接,从而让焊接质量达到预期标准。
3.2 电站锅炉安装技术措施
3.2.1 焊接工艺及关键点技术
其关键点技术如下:第一,焊接的时候要结合实际工作情况控制好焊接质量,不同的焊接工序要进行不同的控制,对于关键性的工序部分,就要在控制点上做严格监控;第二,施工现场,要有着严格的防雪、防风和防雨措施,若受到异常天气变化影响,焊接表面出现结冰或者潮湿的情况,就立即禁止焊接;第三,确定焊接边缘、坡口处的文件,然后质量检验人员根据焊接情况进行核对,无误后签字确认;第四,焊接的坡口处或者附近的区域,在焊接之前要根据规定清理表面,完成清理以后再进行焊接,避免焊接时情况不当,重新受到污染;第五,控制焊接质量的前提,是要严格安装图样、工艺文件或者标准进行焊接,让焊接检验人员进行细致的检查,以期在确保无误的情况下在此进行焊接;第六,焊接时点固焊是焊接工作的重点,其实也可以被看成是薄弱的环节,焊接的时候为避免气孔、焊接不彻底以及裂纹等焊接缺陷的出现,可选用固焊的方式进行焊接。
3.2.2 预防飞灰磨损
锅炉安全性受到威胁的一项重要因素是飞灰磨损。预防该类磨损,主要是防止严重的磨损表面,这能避免局部的飞灰受到烟气速度加剧出现较为严重的磨损情况。另外,要根据材料中含灰的多少判断烟气流速。防磨措施分为如下几点内容:第一,选择适度的烟气和流速;第二,降低飞灰的浓度;第三,为避免受热带来的飞灰或者烟气的流速加剧,就要适度应用均流原件,清除烟气走廊;第四,放大管子直径,这是合理应用防磨的关键,使用顺列的方式布置管子;第五,选择合适的管架支撑,能让蛇形的受热管道每个节点都均匀受热,并让各个节点间距一致。
3.2.3 电站锅炉监督检验技术
①金相分析技术
金相分析是检验电站锅炉的常用手段之一,主要是使用定量分相学原理,配合计算机使用高精度或者高速度的处理技术来完成电站的锅炉检验,以提升电站锅炉检验的精准程度,这将对锅炉检验有着积极影响。
使用金相分析法需注意以下几方面的内容:第一,结合电站锅炉的实际构造状况,选择合适的取样点;第二,由于所选的样本在大小和形状上面有着很大的不同,所以,检验前期可以使用镶嵌或者夹持的处理方式,要求取样的表面平整,若有需要可适度的磨损样本;第三,取样中可以细致的对划痕表面做细致打磨和抛光,从而保证取样的表面光滑度好;第四,使用显微镜进行观察的时候,要求对取样的表面做适度的金相腐蚀处理。
②无损检验技术
电站锅炉检验中使用无损检验技术十分必要,检验的时候可以适度的使用声、点、磁这类物理性质来完成锅炉检验。相较于其他的检验技术,无损检验的主要优势是能全面控制锅炉的使用全过程,通常无损检验技术主要是运用射线检验、超声检验和磁粉检验这三类检验方式。
第一,射线检测。射线检测主要是检验射线使用时对不同的材料或者结构产生的不同衰减,借用不同的方式完成有关射线的捕捉,经由研究做细致的分析,实现检测。第二,超声检测。超声监控主要是不同的材料交界处受到传播影响,所承受的反射波或者折射波受到材料结构的影响出现不同的变化,这样就能根据变化进行检测。使用的时候,多运用发射探头给电站锅炉发出超声波,锅炉的炉壁或者其他部件会将超声反射回来,两种超声的对比能加快声波的速度和强度,从而确定电站锅炉的检测状况,经由数据的整理和分析,得出结果。
4 结语
锅炉安装工作是一项较为复杂的工作,期间涉及的厂商和工序都很多,这都将为其安装和质量增加工作难度。因而,平时从事该项工作的时候,要重视监督和检验工作内容,做好及时的工作总结,这是不断累积自己工作质量和验检工作的前提。所以工作中适度的工作总结,通过经验累积提升检验工作的质量和适度,能保证锅炉设备的高效运行。