基于磁记忆检测技术的焊接缺陷多参数识别系统

文章采用单一判据在磁记忆检测中容易出现误判和漏判的情况,而综合考虑几种判据则可以提高缺陷判断的准确性。在总结磁记忆技术检测焊接缺陷的多种信号特征基础上,建立了基于神经网络的焊接缺陷多参数识别系统,并对制备的不同类型的焊接缺陷试件进行了识别实验,结果表明该识别系统可对焊接缺陷的位置和类型进行有效识别。     

不同倾斜角度角焊缝磁记忆信号定量特征研究

针对实际工程中角焊缝在设备结构中位置特殊、造成采用常规无损检测无法对其评价的难题,进行了角焊缝缺陷处磁记忆检测信号定量特征提取与建模。从三维地磁场下力磁耦合的角度,考虑焊接残余应力的基础上,对不同倾斜角度相交的管道角焊缝进行力磁耦合仿真,获得不同载荷下不同角度的角焊缝磁场分布规律,提取缺陷处切向和法向磁记忆特征参数,建立不同载荷下角焊缝缺陷处应力集中程度的定量表征模型。进一步考虑到理论建模与实际检测的差异性,设计磁记忆检测试验,用实测数据对模型进行修正,并对修正模型进行了验证,验证结果表明最大误差7.117%,为工程实际中对角焊缝这类复杂焊接结构的磁记忆定量检测提供科学依据。     

柱塞泵螺纹的磁记忆检测技术研究

针对石油行业柱塞泵螺纹长期服役后容易产生疲劳失效,且至今尚没有好的检测方法对其进行检测。应用磁记忆检测技术对其进行检测,并对不同裂纹处磁场进行有限元仿真分析,提出了柱塞泵螺纹的磁记忆检测方法,研究了不同缺陷处磁记忆信号特征。分析结果表明,磁记忆检测技术是检测柱塞泵螺纹缺陷的有效方法,通过磁记忆信号能对缺陷类型进行区分。     

基于模糊c均值聚类算法的焊缝缺陷等级磁记忆定量识别

针对磁记忆检测技术在焊缝缺陷等级定量识别中模糊性和分散性的难题,提出以模糊c均值聚类算法为理论基础的焊缝缺陷等级磁记忆定量识别模型。以Q235焊接试件为试验材料,进行疲劳拉伸试验。对比X射线检测定量标准,确定磁记忆焊缝缺陷量化等级,提取不同等级的磁记忆信号征参数向量,通过训练样本的学习选取最优模糊加权指数m,建立了基于模糊c均值聚类算法的焊缝缺陷等级磁记忆定量识别模型。模型验证结果表明,预测损伤等级的准确率达到了90%,为实际工程中准确区分焊缝缺陷等级提供理论依据和新的思路。     

交变磁场下焊接缺陷磁光成像特征分析

研究焊接缺陷磁光成像检测方法,基于法拉第旋转效应,分析交变磁场下焊接缺陷磁光成像特征与漏磁场之间的关系。建立焊接缺陷的三维有限元模型,对不同类型和宽度的焊接缺陷漏磁场分布进行模拟,并在交变磁场激励下对不同焊接缺陷进行磁光成像无损检测试验,通过试验验证了焊接缺陷检测模型的有效性。研究结果表明,漏磁场分布与缺陷的类型和宽度密切相关,随着宽度增大,缺陷漏磁场的磁感应强度垂直分量亦增大;在相同宽度下,未熔合、表面裂纹、亚表面裂纹和无缺陷磁光图像灰度峰谷差值呈递减趋势,磁光图像灰度值可与漏磁场强度相匹配;所建焊接缺陷模型和磁光成像试验能有效地描述不同焊接缺陷对漏磁信号和图像灰度值分布的影响,有助于提高焊接缺陷检测和质量评估。     

基于金属磁记忆的宏观焊接裂纹识别方法

为研究焊接裂纹和其他缺口效应造成的应力集中对金属磁记忆信号的不同影响,利用小波分解的方法提取金属磁记忆信号的细节部分,对细节部分做离散Fourier变换后得到其幅值,该幅值是被测材料应力集中程度的一种反映。研究表明,通过反映应力集中水平的金属磁记忆信号特征,可以实现焊接裂纹金属磁记忆检测信号的自动识别及焊接裂纹的检测。     

旋转磁场下焊接缺陷磁光成像检测与强分类研究

焊接缺陷的准确检测与分类对保证焊接产品质量十分重要。研究一种旋转磁场激励下焊接缺陷的磁光成像无损检测方法。分析基于法拉第磁光效应的焊接缺陷磁光成像机理,使用有限元法对焊接缺陷的磁场分布进行数值模拟与分析,并获得磁光图像采集的最佳提离度。分析旋转磁场形成机理,使用交叉磁轭产生旋转磁场激励焊件,通过磁光成像传感器获取焊接缺陷磁光图像。采用主成分分析法(Principal component analysis, PCA)对采集的磁光图像列像素灰度特征进行提取与降维,使用AdaBoost算法结合误差反向传播(Back propagation, BP)神经网络建立BP-AdaBoost焊接缺陷强分类模型。试验结果表明,所提出的方法可有效提高45钢焊接缺陷(弧形裂纹、线形裂纹、凹坑、未熔透)的分类精度,焊接缺陷强分类模型的整体识别率达到98.88%,有效实现焊接缺陷的检测与分类。     

焊接床身时效处理效果评价方法的研究

探讨磁记忆检测方法在焊接床身时效效果评价中的应用,通过对热时效处理前后的磁记忆检测结果进行对比,验证了磁记忆检测在时效效果评价方面的可行性,并进行了现场检测应用,取得了很好的检测效果.     

融合改进小波变换的小型磁瓦表面缺陷检测方法研究

针对磁瓦表面光照不均匀且表面纹理复杂的问题,提出一种改进小波自适应阈值去噪方法来消除磁瓦表面复杂的纹理,同时又能较好的保持边缘;针对传统的阈值分割方法面对磁瓦表面照明不均匀不能较好的分离背景和前景问题,将自适应阈值分割方法进行了改进,经过形态学处理和边缘检测实现了磁瓦缺陷的检测。研究表明,所用的滤波方法运行时间为0.0866秒,检测准确度达到了90.6%,并且改进后的自适应阈值分割更有利于提取缺陷,为磁瓦的缺陷检测提供了一种可实现的解决方案。     

焊接缺陷磁光成像三维轮廓重构识别

对焊件表面及亚表面缺陷进行无损检测是保证焊接产品质量的关键.提出了一种基于法拉第磁致旋光效应的磁光成像焊接缺陷三维重构方法,实现焊接缺陷形状和大小的识别.基于磁光成像原理分析漏磁场磁感应强度与磁光成像的对应关系,以脉冲激光焊接凹坑(3 mm×0.3 mm×0.25 mm)为研究对象,建立焊接凹坑缺陷三维有限元磁场仿真模...     

基于虚拟仪器技术的金属磁记忆检测与故障诊断系统

以铁磁性杆件为对象建立模型,从理论上研究了金属磁记忆的检测和故障诊断方法,并设计了以虚拟仪器技术为基础的金属磁记忆的检测和故障诊断系统,采用小波变换对传感器输入信号进行处理,消除噪声干扰。实现了离线或在线检测与诊断,有效地判断出受载试件上的应力集中部位,找出了应力集中线的位置。     

Quantitative metal magnetic memory reliability modeling for welded joints

Metal magnetic memory(MMM) testing has been widely used to detect welded joints. However, load levels, environmental magnetic field, and measurement noises make the MMM data dispersive and bring difficulty to quantitative evaluation. In order to promote the development of quantitative MMM reliability assessment, a new MMM model is presented for welded joints. Steel Q235 welded specimens are tested along the longitudinal and horizontal lines by TSC-2M-8 instrument in the tensile fatigue experiments. The X-ray testing is carried out synchronously to verify the MMM results. It is found that MMM testing can detect the hidden crack earlier than X-ray testing. Moreover, the MMM gradient vector sumKvs is sensitive to the damage degree, especially at early and hidden damage stages. Considering the dispersion of MMM data, theKvs statistical law is investigated, which shows thatKvs obeys Gaussian distribution. SoKvs is the suitable MMM parameter to establish reliability model of welded joints. At last, the original quantitative MMM reliability model is first presented based on the improved stress strength interference theory. It is shown that the reliability degree R gradually decreases with the decreasing of the residual life ratioT, and the maximal error betweenprediction reliability degreeR1and verification reliability degreeR2 is 9.15%. This presented method provides a novel tool of reliability testing and evaluating in practical engineering for welded joints.     

压力容器封头处磁记忆信号特征分析

采用金属磁记忆检测方法对CNG储气瓶和乙炔气瓶的封头及筒体处进行检测,发现对应应力集中状态的磁信号有异常变化。用有限元分析软件Ansys对两种不同形式的封头及其与筒体的连接部位进行应力仿真分析。考察了磁信号的变化特征与有限元分析应力间的关系,为磁记忆的定量研究提出一个有效的方法。     

助基于磁梯度张量的金属磁记忆检测方法

金属磁记忆是对铁磁材料早期微观损伤及应力集中进行无损检测的有效方法。为提高磁记忆检测的可靠性,充分利用磁记忆信号的矢量信息,将磁梯度张量测量及分析方法引入磁记忆检测中。根据张量缩并分析理论得到了磁记忆信号的磁梯度张量模量,通过求解梯度局部相位的一阶导数得到信号的梯度局部波数,然后分析信号的磁梯度张量模量和梯度局部波数分布特征,得到磁梯度模量和梯度局部波数极值点分别与应力集中边界和中心位置的对应关系。实验结果表明：磁梯度张量方法能够克服检测方向与缺陷夹角变化对测量信号的影响,准确地对应力集中进行判断。     

基于金属磁记忆信号垂向特征分析的损伤状态识别

金属磁记忆是一种可对铁磁材料早期微观损伤进行有效诊断的无损检测技术。为消除磁记忆信号不确定影响因素,提高损伤状态识别的准确率,引入了磁梯度张量和磁场垂向特征分析方法。首先,利用磁梯度张量测量方法获取磁场完整的变化信息,为克服检测方向选取对检测信号的影响,利用磁场不变特征量-总梯度模量来判断损伤及损伤区的边界位置;然后,通过测量不同高度下总梯度模量的平面分布,得到总梯度模量的垂向分布特征;最后,分析了不同损伤的边界处总梯度模量的垂向分布特征差异。理论分析和实验结果表明,在提离高度逐渐增大过程中,裂纹边界处的磁梯度张量振幅的衰减速度和幅度远大于应力集中作用的结果,根据磁记忆信号的垂向特征,可有效地识别损伤状态。     

一种磁记忆检测定量分析的新方法

金属磁记忆检测技术是利用磁记忆效应对铁磁性材料的应力集中区进行无损检测的新方法.磁记忆效应的特征是应力集中部位表面的漏磁场的切向分量最大、法向分量存在过零现象.在目前的研究工作中,研究方法主要是以测量磁记忆法向信号过零点位置来判断应力集中,从而割裂了切向与法向之间内在的关系.探讨了采用法向切向联合检测的方法,利用一种新型的磁阻传感器HMC1002,设计组装了高精度的二维弱磁场测量传感器.通过对拉伸试件进行2种方法检测的对比实验,结果表明,此方法比单一的法向磁场分量过零值点的检测更有效,可望在磁记忆检测定量分析研究中有很好的实际应用价值.     

基于磁-声结合的特殊螺纹油管密封检测方法研究*

针对特殊螺纹油管下井后仍存在密封失效的问题,提出采用金属磁记忆和超声相结合的检测技术应用于特殊螺纹油管密封性能的检测。搭建金属磁记忆检测系统,采集上扣前后接头的磁记忆信号,提取并分析特征参数磁记忆信号梯度值。结果表明:磁信号梯度值可以表征螺纹形貌;上扣后啮合螺纹应力分布不均,起始端磁信号梯度值大,应力集中程度高。搭建超声检测系统,采集上扣前后油管密封面回波信号,计算声强反射系数,并利用声强反射系数与接触应力的关系得到密封面接触应力分布。结果表明,上扣后密封面环形带上保持了较高的接触应力,具有一定密封能力。磁-声结合的检测方法实现了对接头螺纹连接部位应力集中情况和密封面接触应力分布的检测,进而可评估密封性能,为保障油管下井服役提供了更安全更有效的密封检测手段。     

抗氢钢焊缝的声发射检测分析

采用声发射检测方法对抗氢钢焊缝在受载情况下的变化过程进行监测,提取出对应的声发射信号特征并进行了状态的判断。试验表明,无缺陷试样变形过程中所释放的应变能较小,而抗氢钢焊缝内部气孔缺陷在受载后将发生扩展,试样在断裂前会产生大量高幅值声发射信号。经分析后认为,声发射检测方法有望实现抗氢钢焊接构件的监测与整体性能评估。     

电站铁磁构件的磁记忆检测

介绍了一种对铁磁构件进行早期诊断的无损检测新技术，分析了铁磁构件在有、无外应力情况下的能量变化，应用带磁偶极子模型等效受力构件的磁畴定向排列，计算得出了构件应力集中区的漏磁场分布。并以电站锅炉管座角焊缝为例，在对其残余应力进行了有限元分析的基础上，作了磁记忆检测。理论分析与试验结果表明，磁记忆检测技术适用于电站锅炉及压力容器管道的检测，可望在实际工程中得到推广应用。     

基于奇异值分解的磁记忆信号特征提取方法

针对金属磁记忆信号容易受到环境噪声影响,使得缺陷信号可检测性降低的情况,首先,利用传统的奇异值分解方法对场桥主梁磁记忆信号进行分解和重构,发现尽管可以取得较为理想的降噪效果,但如何自适应确定重构时的奇异值个数仍存在困难;然后,将磁记忆信号按照二进递推方法构造矩阵,重复进行奇异值分解可以获得具有不同分辨率的近似信号和细节信号,从而形成多分辨奇异值分解,其中细节信号对应磁记忆中的噪声成分,近似信号为去除噪声之后的有效磁记忆信号,从而实现了磁记忆信号的降噪。将该方法用于某场桥主梁磁记忆信号的处理,有效地提高了重构信号的信噪比,准确地判断出了该主梁的应力集中区域,为评估其应力状态和早期故障诊断奠定了基础。