带有涂层的钢结构焊缝的AOFM检测

带有涂层的钢结构焊缝的无损检测是在役检测钢结构物的迫切需求技术,也是困扰业界的难题。利用ACFM技术能够检测金属裂纹缺陷尺寸,尤其适用于检测带涂层的焊接构件,并且操作简单方便。采用ACFM设备检测了对接和T型接头试块的表面裂纹,给出了检测图谱,并测量出裂纹的长度和深度尺寸。试验结果表明,裂纹的检出率达100％,缺陷长度相对误差≤12％,缺陷深度相对误差≤25％。这验证了ACFM法在带涂层的钢结构焊缝表面裂纹定位和定量上具有一定的可靠性,其为ACFM应用于工程现场检验提供了有效的参考。     

基于交流电磁场检测技术的裂纹缺陷信号识别方法

针对海洋平台主体结构焊缝的交流电磁场检测技术(ACFM),提出了一种横向、纵向以及斜向裂纹缺陷信号的识别方法。基于ACFM技术原理,分析了横向以及纵向裂纹缺陷检测信号Bx、Bz特征向量的特点及其形成机理。通过对与扫查方向呈0°(纵向),45°(斜向)以及90°(横向)裂纹缺陷信号的试验分析,得出了如何识别横向、纵向以及斜向裂纹缺陷信号的方法。     

基于三维数值模拟的焊缝缺陷漏磁场分析

漏磁检测技术对钢板对接焊缝检测鲜有应用,根据铁磁性焊缝的特点,针对焊接结构中较敏感的裂纹缺陷,探讨应用漏磁法检测钢板对接焊缝裂纹缺陷。采用有限元数值模拟方法(FEM),建立了焊缝三维FEM模型;对比分析焊缝不同区域存在裂纹时漏磁场分布规律;建立不同焊缝余高包含相同尺寸裂纹的三维FEM模型,分析由于焊缝余高的存在对裂纹检出率的影响;研究在焊缝余高3 mm结构条件下,漏磁场磁感应强度分量峰值随裂纹深度的变化规律,得到漏磁场相关对比分析曲线。仿真结果表明:漏磁法适用于钢板对接焊缝缺陷的检测研究;焊缝余高越小,可获得更高的缺陷检出率;漏磁场磁感应强度分量峰值均随裂纹深度的增加呈递增趋势。     

带涂层焊缝的电磁涡流检测

采用电磁涡流法对16MnR钢焊缝试件进行了涡流检测。得出在焊缝表面较平整情况下,检测裂纹的能力同涂层厚度间的定性关系。渗透检测对比结果表明,电磁涡流法在表面涂层平均厚度不大于500μm时,可检出各种形式焊缝表面的裂纹、气孔和咬边等缺陷。     

水下结构件的ACFM检测图谱

ACFM(Alternating Current Field Measurement,交流电磁场检测)技术是通过测量磁场的变化探测裂纹并测定裂纹尺寸的一种无损检测方法。近几年来,国内海洋工程行业引进了ACFM设备进行水下结构件检测工作。介绍了利用U31型检测设备对水下铁磁构件实施ACFM检测的试验情况,对检测中得到的显示图谱进行了分析,总结了不同的相关显示和非相关显示的图谱特征,并编制了一个用于检测缺陷判定的工艺流程,用于实际检测时帮助识别缺陷。     

基于交流电磁场的连续油管缺陷的在线检测

针对连续油管裂纹缺陷,开展了基于交流电磁场(ACFM)的连续油管缺陷在线检测技术研究,建立了连续油管缺陷的ACFM仿真模型,提取了裂纹特征信号,搭建了连续油管缺陷在线检测系统,并开展了检测试验。结果表明:该检测系统能够快速高效地检测和评估连续油管表面的裂纹缺陷,为服役期间的连续油管在线实时检测提供了一项新技术。     

带涂层圆柱形零件表面缺陷的激光超声特性

采用激光超声技术探究带涂层圆柱形零件表面缺陷的检测原理,基于有限元法建立了带有涂层金属圆柱形零件表面的数值模型,展开了带涂层圆柱表面缺陷激光超声特性的研究。通过数值模拟分析了涂层以及表面缺陷深度与激光超声表面波之间的关系。研究结果表明:涂层的存在会造成圆柱表面瑞利波的色散,且色散程度与涂层厚度有关;当表面有裂纹存在时,经过缺陷反射后的信号中存在与缺陷深度相关的特征波峰RR与RS,并且RR与RS到达的时间差!t与缺陷深度之间存在着分阶段线性关系,临界点与涂层厚度有关;经过缺陷后的透射信号的频域波形幅值随着缺陷深度的增加而减小。     

基于ACFM检测技术的裂纹识别及定量评价研究

分析了基于ACFM检测技术的蝶形图裂纹判别法,包括蝶形图直接判别法、蝶形图面积判别法和综合判断法。在试验数据分析的基础上,研究了该检测技术的定量评价算法。研究发现,Bz分量峰谷间距与裂纹长度成正比,可以依据Bz分量峰谷间距精确地反演裂纹的长度信息;裂纹中间的Bx值与裂纹的长度和深度有关,可以依据裂纹长度和Bx的中间值联立反演精确判定裂纹的深度;Bz的峰值高度与裂纹的深度和长度密切相关,可以依据裂纹长度和Bz的峰值高度联合反演裂纹的深度。该研究成果可为该检测技术的定量判定提供依据。     

磁记忆技术在焊缝缺陷检测中的量化研究

为解决磁记忆技术不能定量分析焊缝缺陷的问题,本文针对Q345R钢焊板试件,测取了沿焊缝方向和垂直焊缝方向的2种磁记忆信号,分析焊缝裂纹长度与深度对磁记忆信号的影响,建立焊缝裂纹尺寸与磁记忆信号间的量化关系。探索并提出了利用组合测量路线进行焊缝裂纹量化识别的新途径。结果说明,2条测量路线检测得到的磁记忆信号均存在明显的焊缝裂纹定位特征,但单独1条测量路线的磁记忆信号是不能反映裂纹的全部尺寸信息的,需综合沿焊缝方向和垂直焊缝方向磁记忆信号进行焊缝裂纹尺寸的量化识别。此外,本文还用BP神经网络方法对此课题进行了深入研究,结果表明BP神经网络可以实现焊缝裂纹尺寸的量化评价。     

基于FPGA的交流电磁场缺陷智能检测仪

石油石化行业中，碳钢结构物长期受到腐蚀、应力等因素的影响，表面易产生复杂裂纹，复杂裂纹的检测分析需要强大的数据处理能力，对检测仪器的功能架构提出了诸多挑战。首先基于交流电磁场检测(ACFM)技术，建立了不同类型裂纹的仿真模型，分析结构物表面感应电流分布，探究缺陷形貌-电流扰动-磁场畸变之间的映射关系，提出了基于特征信号B_z的缺陷智能识别算法；然后基于FPGA(现场可编程逻辑门阵列)平台，构建交流电磁场缺陷智能检测仪，实现了激励信号发生、检测信号采集、处理和显示等功能，并开展了人工预制裂纹的识别试验。试验结果表明，该交流电磁场缺陷智能检测仪可以实现不同角度直线裂纹和复杂裂纹的表面轮廓重构与识别。     

热障涂层脱粘裂纹缺陷的高温表征方法与演变规律EI北大核心CSCD

热障涂层在服役过程中相邻区域脱粘裂纹的扩展合并是造成陶瓷层最终剥落的重要原因,然而缺乏简单有效的无损测试方法。提出利用空腔高热阻在陶瓷层表面局部热积累,形成表面亮斑的特点,通过亮斑反向跟踪脱粘缺陷的新方法。结果表明,在界面处制备水溶性盐斑,继续喷涂陶瓷层后用水浴溶解的方式可在YSZ与金属粘结层界面有效预制特定外形与尺寸的人造脱粘裂纹缺陷;预制脱粘裂纹与表面高温亮斑尺寸呈正相关,且近似呈现为比例系数为1.031的线性关系,当预制裂纹直径大于0.4 mm时,可在涂层表面观测到亮斑,当预制裂纹直径大于0.7 mm时,用亮斑尺寸预测裂纹尺寸的相对误差低于15%;在梯度热冲击循环下,热障涂层随热冲击次数的增加,表面首先出现亮斑,随后亮斑长大、合并,在2500次左右热循环时合并速度加快,最终陶瓷层在亮斑处局部剥落。基于脱粘裂纹对于纵向热流的阻碍作用,提出一种人造脱粘裂纹缺陷的预制方法,并确立一种通过测量表面亮斑尺寸估计内部裂纹尺寸的热障涂层无损测量方法。解决了热障涂层高温缺陷难以实时观测的问题,并进一步研究了其高温演变规律,可为热障涂层的寿命预测提供数据支持。     

超声相控阵检测小径管焊缝的理论研究及工程应用

在理论上分析了线阵列相控阵超声聚焦深度对小径管焊缝检测的影响,通过实验对比了不同的聚焦深度对于小径管焊缝缺陷检测精度的影响。通过优化检测工艺,提高了相控阵超声的检出率和检测精度。结合实际应用,将相控阵超声检测技术与射线检测及表面检测技术进行了对比。相控阵超声可以高效地检测小径管焊缝裂纹及未焊透缺陷。     

交流电磁场裂纹实时判定与评估方法

交流电磁场检测(ACFM)技术已经广泛用于海洋各类结构物的缺陷检测和评估中。传统的基于特征信号或蝶形图的缺陷判别方法易引起误判且难以实现实时判定与评估。搭建ACFM阵列检测系统,利用B_x能量谱和B_z相位导数阈值算法实时判定裂纹,依据阈值参数对裂纹危险等级进行评估,并开展裂纹检测与评估试验。结果表明:交流电磁场特征信号B_x能量谱可作为裂纹长度评估阈值,特征信号B_z相位在裂纹区域发生明显的翻转;基于能量谱和相位导数阈值的判定方法能够实时判定裂纹;利用阈值参数可对裂纹危险等级进行评估;基于能量谱和相位导数阈值的ACFM检测系统能够实现裂纹的实时定量与定位评估。     

焊缝横向裂纹声波衍射信号特征与采集方法

针对厚壁环焊缝或复杂结构焊缝中可能出现的横向裂纹,提出了超声波衍射时差法(TOFD)的一种改进检测方案,并通过声场模拟确定了试验参数。试验时将两探头布置在焊缝上方,通过水耦合,沿焊缝方向进行扫查,并对获得的扫描图像进行了分析和计算。结果表明,该试验方法能够有效地对焊缝表面及内部的横向裂纹进行定量和定位,最浅能够检测到焊缝下2 mm深的缺陷,相对误差基本可以控制在10%以内,是一种可靠的焊缝横向裂纹检测方法,弥补了TOFD法在检测横向裂纹上的不足。     

超声爬波技术检测薄壁焊缝的试验研究

采用超声横波检测薄壁焊缝表面和近表面缺陷时存在检出率低的问题。分析了爬波的波型特征,制作了带长横孔和刻槽孔和刻槽缺陷的焊缝试块,对薄壁焊缝的爬波检测技术进行了试验研究。结果表明,采用特制的爬波探头检测时,灵敏度满足不同深度缺陷的检出要求,并且对表面和近表面缺陷表现出更好的检出能力。     

铝合金列车车身焊缝表面激光清洗-质量检测一体化方法

视觉检测是实现焊缝表面质量检测的有效手段。然而,铝合金轨道列车车身电弧焊接产生的黑灰使视觉传感器采集到的数据存在大量缺失,影响了焊缝表面质量检测的精度。为此,该文提出一种铝合金车身焊缝表面激光清洗-质量检测一体化方法,设计了“清洗-焊接-检测”一体化装置。首先采用激光清洗技术去除电弧焊接产生的黑灰,降低了数据缺失率;随后基于线结构光传感器采集焊缝表面轮廓信息,采用三次样条插值和随机抽样一致性算法建立焊缝表面动态理想轮廓模型;通过特征点提取、比较动态理想轮廓与实际轮廓差异实现了焊缝特征尺寸的测量与表面缺陷检测。结果表明,激光清洗后采集数据的缺失率相比清洗前降低了93.43%;提出的激光清洗-质量检测一体化方法实现了焊缝特征尺寸测量与表面缺陷检测。焊缝特征尺寸检测精度达0.1 mm,气孔、焊瘤、未熔合缺陷的长度检测精度达0.2 mm。     

油罐焊缝缺陷的超声相控阵检测

超声相控阵技术作为新型的无损检测技术已应用于油罐缺陷检测领域。针对实际焊缝中可能存在的裂纹、气孔、未熔合和未焊透等缺陷,设计制作了包含不同缺陷的焊缝试块。通过设定超声相控阵的声束角度、焦距位置和焦点尺寸等参数,可清晰检测到焊缝内部缺陷,并能较准确地判断内部缺陷的位置和大小。但相控阵技术对被检件表面要求较高,且需要制作多种试块。     

5A06薄壁球壳件涡流检测技术

针对壁厚约为1.5mm的5A06锻轧薄壁球壳工件的加工工艺和内部可能的缺陷形貌,分析了该薄壁件质量的无损检测技术现状和检测难点。设计了含有不同尺寸的模拟裂纹和分层缺陷的对比试样,研制和改进了专用的高灵敏度探头。通过采用优化的涡流检测参数,实现了有效检出5A06薄壁壳体表面5mm×0.05mm(长度×深度)的裂纹类缺陷,具备了检出在1mm渗透深度下的5mm长线形刻槽和0.8mm深度左右的0.5mm面型缺陷的高灵敏度检测能力,并提出了100%检测工件质量的方法。     

焊缝非匹配海管表面缺陷的安全评定

采用欧洲共同体提出的工业结构完整性评定方法（SINTAP），对给定裂纹尺寸和载荷条件下的EH36管线钢焊接接头焊趾处的表面裂纹进行评定：由拉伸试验得到的焊缝和母材的屈服强度比值大于10％，确定此次评定适用于SINTAP第二级评定，并给出二级评定图，计算结果表明，在裂纹深度α=2.2mm，在极限裂纹长度范围内变化的裂纹，其对应的评定点均落在评定曲线定义的范围内。这说明含有该范围内裂纹的缺陷是可以验收的。比较评定结果发现，裂纹深度方向上的变化较长度方向上的变化对评定结果产生的影响更明显。     

基于ACFM的自升式海洋平台局部损伤检测

介绍了交流电磁场(ACFM)技术的检测原理,利用实验室加工的不同梯度裂纹尺寸的试板,对比分析了ACFM方法与磁粉检测(MT)方法的裂纹检出概率。根据海洋平台的结构特点及所处环境的特殊性,开发出基于ACFM技术的局部损伤检测过程实时音视频与检测结果远程同步显示的软、硬件系统;同时,借助于Bayes理论,得到基于无先验信息的点估计和置信下限,从而可以近乎准确地进行裂纹存在的概率评价;将该系统应用于某自升式海洋平台上,取得良好的现场检测效果,具有较好的实际工程应用价值。