知識乾物| ファスナークラック非破壊検査技術のホットスポット

ファスナーは現在、機械、建設、橋梁、石油生産などのエンジニアリング分野で広く使用されています。 大規模構造部品の基本単位として、多くのファスナーは、ひび割れ、腐食、くぼみ、作業中の人為的損傷などの欠陥があり、ひび割れ欠陥は非常に大きな割合と有害性を占め、既存の構造を深刻に脅かします組織の安全性と信頼性。


亀裂検出とは、機械的構造を検出および評価して亀裂があるかどうかを判断し、次に亀裂の位置と範囲を特定することです。 現代の機械製造、電子技術、コンピューター技術の急速な発展に伴い、非破壊検査技術が大幅に開発され、亀裂検出技術も急速に開発されました。 この記事では、最初に従来の亀裂検出方法を紹介し、これに基づいて、ウェーブレット分析と電磁(渦電流)パルスに基づく最新の非破壊検出方法を要約し、ファスナー亀裂検出方法の開発のホットスポットと方向性を指摘します。


1.従来の亀裂検出方法


従来の亀裂検出方法は数多くあり、従来の検出と非従来の検出の2つのカテゴリに分類できます。 従来の試験方法には、渦電流試験、浸透探傷試験、磁粉探傷試験、X線検査、超音波試験が含まれます。 型破りなテスト方法には、アコースティックエミッション、赤外線テスト、レーザーホログラフィックテストが含まれます。


(1)日常的な試験方法


現在、機械、建設、石油生産などのエンジニアリング分野における一般的な単純な亀裂検出はすべて、従来の検出方法を使用しています。 機関ごとに異なる検査方法が採用されています。 たとえば、超音波検査は主に、金属板、パイプ、バー、鋳造、鍛造、溶接、橋、住宅構造、その他のコンクリート構造物の検査に使用されます。 X線検査は、主に機械、武器、造船、電子機器、航空宇宙、石油化学製品などの分野での鋳造および溶接の検出に使用されます。 磁粉探傷試験は、主に金属鋳造、鍛造、溶接に使用されます。 磁粉探傷試験は、主に金属鋳物、鍛造品、溶接に使用されます。浸透試験は、主に非鉄および鉄の金属鋳物、鍛造品、溶接部品、粉末冶金部品、セラミック、プラスチック、ガラス製品に使用されます。 渦電流探傷試験は、主に導電性のパイプ、バー、ワイヤーの欠陥検出と試験に使用されます。 材料の並べ替え。 ファスナーの亀裂検出には、超音波検査と渦電流検査を使用できます。 例えば、ファスナーの小さな亀裂に対する最良の渦電流検出パラメータに関する実験的研究では、小さな亀裂の渦電流検出パラメータと位相信号が線形である最良の検出パラメータセクションが得られており、これにより検出を改善することができる。バーと外部タイプの小さな亀裂の精度ファスナーの渦電流試験パラメータの選択は、重要なガイドの役割を果たします。 ただし、渦電流検出には多くの干渉要因があり、特別な信号処理技術が必要です。 また、ラム波伝搬エネルギースペクトル構造亀裂検出法があり、強力な貫通能力、高感度、高速で便利な特性を備えていますが、死角が発生し、閉塞が発生し、短距離亀裂が見つからない場合があります。 見つかった欠陥を定性的および定量的に特徴づけることは困難です。 ほとんどの留め具には、磁粉探傷法と蛍光探傷法が使用されています。 検出効率は比較的高いですが、人的資源と物的資源を消費し、人々の健康を損ないます。 同時に、人的要因により、検査を見逃すことがよくあります。


(2)型破りな検出方法


ファスナーのひび割れをテストするときに、従来のテスト方法で必要な目的を達成できない場合は、従来とは異なるテスト方法を検討できます。 これは、一般的に使用される3つの型破りな亀裂検出方法です。


1)アコースティックエミッション技術。 この技術は、圧力機器の亀裂検出で最も成熟しています。 圧力容器と圧力パイプラインの安全性評価において理想的な結果を達成しています。 また、航空宇宙、複合材料などの亀裂検出にも精力的に開発されています。回転機械の亀裂診断では、主に回転軸、歯車、ベアリング亀裂の疲労亀裂の検出にある程度の開発がありました。 アコースティックエミッションの利点は、動的検出方法であるということです。 アコースティックエミッションによって検出されるエネルギーは、超音波やX線検査などの非破壊検査装置によって提供されるのではなく、テスト対象自体から発生します。 アコースティックエミッションの検出は欠陥に非常に敏感であり、構造全体のアクティブな欠陥状態を検出および評価できます。 欠点は、検出が材料の影響を大きく受けることです。 検出室は電気的ノイズと機械的ノイズの影響を受けます。 位置決め精度は高くなく、亀裂の特定は限られた情報しか提供できません。


2)赤外線検出。 主に、電力設備、石油化学設備、機械的処理プロセスの検出、火災の検出、作物の品種、および材料やコンポーネントの欠陥の非破壊検出に使用されます。 赤外線非破壊検査技術の利点は、高長距離空間分解能、安全性と信頼性、人体に無害、高感度、広い検出範囲、高速、影響のない非接触検査技術であることです。テスト対象のオブジェクト。 赤外線検出の欠点は、検出感度が熱放射率に関係しているため、試験片の表面とバックグラウンド放射の影響を受け、欠陥のサイズと埋没深度の影響を受けることです。 元の試験片の解像度が低く、欠陥の形状とサイズを正確に測定することができません。 また、場所、テスト結果の解釈はより複雑であり、参照標準が必要であり、テストオペレーターはトレーニングを受ける必要があります。


3)レーザーホログラフィック検出。 主にハニカム構造、複合材料検査、固体ロケットモーターシェル、絶縁層、コーティング層、推進剤粒子界面欠陥検査、プリント回路基板はんだ接合品質検査、圧力容器疲労亀裂検査などに使用されます。感度、テスト対象の特別な要件はなく、欠陥の定量分析。 不利な点は、深く埋め込まれた剥離欠陥は、剥離領域が非常に大きい場合にのみ検出できることです。 さらに、レーザーホログラフィック検出は主に暗い部屋で行われ、厳密な防振対策が必要ですが、これは現場での検出に役立たず、一定の制限があります。


2.最新の亀裂検出の新技術


科学技術の急速な発展に伴い、機械、建設、石油生産などのエンジニアリング分野では、亀裂検出の要件がますます高まっています。 したがって、多くの新しい亀裂検出技術が出現しました。 信号処理と電磁(渦電流)パルス非破壊検査に基づく亀裂検出方法は、現代で一般的に使用されている新しい技術です。


(1)ウェーブレット解析に基づく亀裂検出方法


信号処理技術の開発に伴い、時間領域、周波数領域、およびフーリエ変換、短時間フーリエ変換、WignerVille分布、ヒルベルト-黄変換(HHT)などの周波数領域法を含む信号処理に基づく亀裂検出法が登場しました。 、ブラインドソース分離など。その中で、ウェーブレット解析法が最も代表的です。 ウェーブレット解析を直接使用する亀裂識別方法は、次の2つのタイプに分けることができます。


1)時間領域応答に基づく分析方法。 時間領域分解マップの特異点を使用する方法、ウェーブレット係数の変化を使用する方法、およびウェーブレット分解後のエネルギー変化を使用する方法を含みます。 時間領域応答に基づく解析方法は、亀裂損傷が発生する瞬間を見つけることを目的としています。


2)空間応答に基づく分析方法。 これは、時間領域応答信号の時間軸を空間位置の空間座標軸に置き換え、ウェーブレット分析の入力として空間領域応答を使用することです。 空間領域応答解析法に基づいて、亀裂の位置を特定できます。 ウェーブレット法自体は、損傷が発生した時間または損傷が発生した場所を判断することしかできず、前者にはより多くの用途があります。 小さな亀裂を特定したい場合は、ウェーブレットを他の方法と組み合わせて亀裂を検出する必要があります。


(2)電磁(渦電流)パルス非破壊検査


電磁技術は、超音波検査、渦電流イメージング、アレイ渦電流、パルス渦電流検査などの多くの機能を組み合わせて、新しい最新の電磁検査技術を形成します。 一般的な亀裂検出技術には、パルス渦電流試験、パルス渦電流熱画像技術、パルス渦電流および電磁音響変換器(EMAT)デュアルプローブ非破壊検査、および金属磁気メモリ試験技術が含まれます。


パルス渦電流は、パルス電流を使用してコイルを励起し、検出プローブによって誘導される時間領域過渡応答信号を分析し、信号のピーク値、ゼロ交差時間、およびピーク時間を選択して、亀裂を定量的に検出します。 国防科技大学のYangBinfengらは、実験を使用して、パルス渦電流が1回のスキャンで試験片のさまざまな深さの亀裂を定量的に検出できることを証明しました。 一部の研究者は、ハーモニックコイルの代替技術を使用してパルス渦電流検出を実行し、独自の電界を使用して伝導します。全電界による電気双極子の形の変化は、磁場センサー、および亀裂領域の電気双極子の分布密度が亀裂を検出することがわかります。


パルス渦電流の欠点は、パルス渦電流信号のピーク値が他の要因(リフトオフ効果など)の影響を受けやすく、パルス渦電流プローブの検出能力がクラックの検出に影響を与えることです。


パルス渦電流イメージング機器はすべて、検査センサーとしてコイルを使用します。 ホールセンサーを検査センサーとして使用する人もいます。 近年、超量子干渉計が非破壊検査の分野に応用され始めています。 パルス渦電流熱画像技術の使用は、他の検出におけるリフトオフ効果を排除し、画像結果の歪みを回避します。


一部の研究者は、ガウシアンビームに似たYNGレーザーを使用して、パルス渦電流と電磁音響変換器検出技術を使用して金属シートの表面を貫通し、超音波波形の急激な変化または周波数の急激な増加によって亀裂を特定します。レーザーが亀裂を照射したときの波形の成分。 。


3.クラック研究のホットスポット


現在、ファスナーの亀裂検出に関する研究は、従来の検出方法にとどまっています。 検出技術を開発し、実際のアプリケーションの問題を解決するために、亀裂損傷識別のホットスポットは主に次の2つの側面に集中します。1つは不確かさを考慮することです影響の統計的識別方法、2つ目はファスナーの微小亀裂の識別です。


亀裂損傷の検出には多くの不確実性があるため、システム同定問題に対処するために統計的推論法が提案されています。 被害特定研究の急速な発展に伴い、確率統計理論に基づく被害特定手法の研究が深まりつつあります。 現在、この方法の主な研究応用分野は、システム同定とパターン認識です。


ファスナーの微小亀裂を検出する方法には、ICT技術に基づく微小亀裂検出や、微小亀裂を特定するためのレーザー支援加熱ベースのレーザー超音波トラップ法などがありますが、それらにはすべて限界があります。 たとえば、ICT技術に基づくマイクロクラック検出の制限は、収集された画像のグレー値が背景のグレー値と異なることです。 グレー値が背景のグレー値とあまり変わらない場合、詳細を区別するのはより困難になります。 画質は画像の取得を困難にすると同時に、画像の後処理に対するより高い要件を提唱します。 また、VG Studio MAXソフトウェアを使用してマイクロクラックを抽出する場合、すべてのマイクロクラックを含むスペースを抽出する必要がありますが、これは不確実です。 レーザー支援加熱に基づくと、マイクロクラックを特定する際の制限は、操作がより複雑で、過酷な環境では検出できないことであるため、まだ開発されていません。


社会と経済の継続的な発展に伴い、ファスナーの亀裂検出方法に対する要件はますます高まっています。 リアルタイムのオンライン検出、高感度、簡単な操作、および外部干渉に対する耐性の要件を満たす必要があります。 過酷な外部環境で使用できます。 作業; 亀裂の位置、サイズ、幅、深さ、および進展傾向を迅速かつ正確に検出します。 検出結果は画像モードで表示でき、分析できます。 高速検出速度、高効率、直感的な結果を統合します。