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當(dāng)前我國金屬材料應(yīng)用范圍極其廣泛,但金屬材料的腐蝕一直是金屬材料使用中的一大常見問題。
在實(shí)際的生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)根據(jù)具體情況,依據(jù)可靠性和適用性的原則選擇合適的方法,從而達(dá)到高效、準(zhǔn)確的檢驗(yàn)?zāi)康摹?/p>
腐蝕檢測(cè)是對(duì)設(shè)備和構(gòu)件的腐蝕狀態(tài)、速度以及某些與腐蝕相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。
其主要目的是確定系統(tǒng)的腐蝕狀況,給出明確的腐蝕診斷信息;通過檢測(cè)結(jié)果制定維護(hù)和維修策略、調(diào)節(jié)生產(chǎn)操作參數(shù),從而控制腐蝕的發(fā)生與發(fā)展,使設(shè)備處于良性運(yùn)行狀態(tài)。
隨著現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展,各種新型的檢測(cè)技術(shù)在腐蝕檢測(cè)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛。
渦流法
利用電磁感應(yīng)原理,通過檢測(cè)被檢工件內(nèi)感生渦流的變化來無損的評(píng)定導(dǎo)電材料及其工件的某些性能,或發(fā)現(xiàn)缺陷的無損檢測(cè)方法稱為渦流檢測(cè)。
渦流檢測(cè)是控制各種金屬材料及少數(shù)非金屬導(dǎo)電材料(如石墨)及其產(chǎn)品品質(zhì)的主要手段之一。
與其他無損檢測(cè)相比,渦流檢測(cè)更容易實(shí)現(xiàn)檢測(cè)自動(dòng)化,特別是對(duì)管材、棒材和線材有很高的檢測(cè)效率。
渦流檢測(cè)的基本原理
當(dāng)導(dǎo)體處在變化的磁場(chǎng)中或相對(duì)于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)切割磁力線時(shí),由電磁感應(yīng)定律,其內(nèi)部會(huì)感應(yīng)出電流。
這些電流的特點(diǎn)是:在導(dǎo)體內(nèi)部自成閉合回路,呈漩渦狀流動(dòng),因此稱之為渦流。
當(dāng)載有交變電流的檢測(cè)線圈靠近導(dǎo)電試件(相當(dāng)于次級(jí)線圈)時(shí),由電磁感應(yīng)理論可知,與渦流伴生的感應(yīng)磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)疊加,使得檢測(cè)線圈的復(fù)阻抗發(fā)生改變。
導(dǎo)電體內(nèi)感生渦流的幅值大小、相位、流動(dòng)形式及伴生磁場(chǎng)受到導(dǎo)電體的物理及制造工藝性能的影響。
因此,通過測(cè)定檢測(cè)線圈阻抗的變化,就可以非破壞性地判斷出被測(cè)試件的物理或工藝性能及有無缺陷等,此即為渦流檢測(cè)的基本原理。
渦流檢測(cè)的特點(diǎn)
1. 對(duì)導(dǎo)電材料表面和近表面缺陷的檢測(cè)靈敏度較高;
2. 應(yīng)用范圍廣,對(duì)影響感生渦流特性的各種物理和工藝因素均能檢測(cè);
3. 一定條件下,能反映有關(guān)裂紋深度的信息;
4. 不需用耦合劑,檢測(cè)時(shí)與工件不接觸,所以檢測(cè)速度很快,易于實(shí)現(xiàn)管、棒、線材高速、高效的自動(dòng)化檢測(cè);
5. 可在高溫(耦合劑在高溫下會(huì)流失)、薄壁管、細(xì)線、零件內(nèi)孔表面等其他檢測(cè)方法不適用的場(chǎng)合實(shí)施檢測(cè);
6. 渦流檢測(cè)不僅可以探傷,而且可以揭示工件尺寸變化和材料特性,例如電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率的變化,利用這個(gè)特點(diǎn)可綜合評(píng)價(jià)容器消除應(yīng)力熱處理的效果,檢測(cè)材料的質(zhì)量以及測(cè)量尺寸;
7. 缺點(diǎn):受趨膚效應(yīng)的限制,很難發(fā)現(xiàn)工件深處的缺陷;缺陷的類型、位置、形狀不易估計(jì),需輔以其他無損檢測(cè)的方法來進(jìn)行缺陷的定位和定性
(感應(yīng)磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)疊加,使檢測(cè)線圈的復(fù)阻抗發(fā)生改變,不能直接反映缺陷的類型、位置、形狀);不能用于絕緣材料的檢測(cè);對(duì)形狀復(fù)雜的零件,渦流檢測(cè)的效率相對(duì)較低。
聲發(fā)射技術(shù)
聲發(fā)射(Acousticemission 簡(jiǎn)稱 AE)又稱應(yīng)力波發(fā)射,是材料或零部件受力作用產(chǎn)生變形、斷裂過程中將釋放聲能,
某些腐蝕歷程如應(yīng)力腐蝕開裂,腐蝕疲勞開裂,空炮開裂,摩擦腐蝕和微振磨損都伴隨有聲能的釋放,
通過監(jiān)聽和記錄這種聲波來檢測(cè)材料和構(gòu)件中卻像或腐蝕損傷的發(fā)生和發(fā)展,并確定他們的位置。
這種彈性波以聲波形式存在,頻率范圍很寬包括數(shù)赫茲到數(shù)兆赫茲,如果能量足夠大,并且頻率集中在聲音頻段內(nèi),則可以被人耳所聽見。
聲發(fā)射的傳播過程是從聲發(fā)射源開始,通過整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳播的。利用電子手段來檢測(cè)聲發(fā)射活動(dòng)的技術(shù)已被廣泛采用。
聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)不但具有整體性、快速及時(shí)性、經(jīng)濟(jì)性等特性,還對(duì)缺陷的類型作出危害等級(jí)評(píng)估。
檢測(cè)原理
從聲發(fā)射源發(fā)射的彈性波最終傳播到達(dá)材料的表面,引起可以用聲發(fā)射傳感器探測(cè)的表面位移,這些探測(cè)器將材料的機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),然后再被放大、處理和記錄。
通過對(duì)所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,最終達(dá)到以下目的:
①確定聲發(fā)射源的部位;
②分析聲發(fā)射源的性質(zhì);
③確定聲發(fā)射發(fā)生的時(shí)間或載荷;
④評(píng)定聲發(fā)射源的嚴(yán)重性。
隨著聲發(fā)射技術(shù)的不斷發(fā)展,這種成熟的技術(shù)被應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域:
(1)石油化工工業(yè):各種壓力容器、壓力管道和海洋石油平臺(tái)的檢測(cè)和結(jié)構(gòu)完整性評(píng)價(jià),常壓貯罐底部、各種閥門和埋地管道的泄漏檢測(cè)等。
(2)電力工業(yè):高壓蒸汽汽包、管道和閥門的檢測(cè)和泄漏監(jiān)檢測(cè),汽輪機(jī)葉片的檢測(cè),汽輪機(jī)軸承運(yùn)行狀況的監(jiān)檢測(cè),變壓器局部放電的檢測(cè)。
(3)材料試驗(yàn):材料的性能測(cè)試、斷裂試驗(yàn)、疲勞試驗(yàn)、腐蝕監(jiān)檢測(cè)和摩擦測(cè)試,鐵磁性材料的磁聲發(fā)射測(cè)試等。
(4)民用工程:樓房、橋梁、起重機(jī)、隧道、大壩的檢測(cè),水泥結(jié)構(gòu)裂紋開裂和擴(kuò)展的連續(xù)監(jiān)視等。
(5)航天和航空工業(yè):航空器殼體和主要構(gòu)件的檢測(cè)和結(jié)構(gòu)完整性評(píng)價(jià),航空器的時(shí)效試驗(yàn)、疲勞試驗(yàn)檢測(cè)和運(yùn)行過程中的在線連續(xù)監(jiān)檢測(cè)等。
(6)金屬加工:工具磨損和斷裂的探測(cè),打磨輪或整形裝置與工件接觸的探測(cè),修理整形的驗(yàn)證,金屬加工過程的質(zhì)量控制,焊接過程監(jiān)檢測(cè),振動(dòng)探測(cè),鍛壓測(cè)試,加工過程的碰撞探測(cè)和預(yù)防。
(7)交通運(yùn)輸業(yè):長管拖車、公路和鐵路槽車及船舶的檢測(cè)和缺陷定位,鐵路材料和結(jié)構(gòu)的裂紋探測(cè),橋梁和隧道的結(jié)構(gòu)完整性檢測(cè),卡車和火車滾珠軸承和軸頸軸承的狀態(tài)監(jiān)檢測(cè),火車車輪和軸承的斷裂探測(cè)。
優(yōu)點(diǎn)
1. 聲發(fā)射檢測(cè)是一種被動(dòng)檢驗(yàn)方法,探測(cè)到的能量來自被測(cè)試物體本身,而不是像超聲或射線探傷方法一樣由無損檢測(cè)儀器提供;
2. 聲發(fā)射檢測(cè)方法對(duì)線性缺陷較為敏感,它能探測(cè)到在外加結(jié)構(gòu)應(yīng)力下這些缺陷的活動(dòng)情況,穩(wěn)定的缺陷不產(chǎn)生聲發(fā)射信號(hào);
3. 在一次試驗(yàn)過程中,聲發(fā)射檢驗(yàn)?zāi)軌蛘w探測(cè)和評(píng)價(jià)整個(gè)結(jié)構(gòu)中活性缺陷的狀態(tài),因此效率高;
4. 可提供活性缺陷隨載荷、時(shí)間、溫度等外變量而變化的實(shí)時(shí)或連續(xù)信息,因而適用于工業(yè)過程在線監(jiān)控及早期或臨近破壞預(yù)報(bào)。
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