Los sujetadores se utilizan ampliamente en la actualidad en campos de la ingeniería como maquinaria, construcción, puentes y producción de petróleo. Como unidad básica de piezas estructurales a gran escala, muchos sujetadores tendrán defectos como grietas, corrosión, picaduras y daños causados por el hombre durante el trabajo, y los defectos de grietas representan una proporción muy grande y perjudicial, lo que amenaza seriamente la estructura existente. y La seguridad y confiabilidad de la organización.
La detección de grietas consiste en detectar y evaluar la estructura mecánica para determinar si hay una grieta y luego determinar la ubicación y extensión de la grieta. Con el rápido desarrollo de la fabricación de maquinaria moderna, la tecnología electrónica y la tecnología informática, la tecnología de pruebas no destructivas se ha desarrollado enormemente y la tecnología de detección de grietas también se ha desarrollado rápidamente. Este artículo presenta en primer lugar los métodos tradicionales de detección de grietas y, sobre esta base, resume los métodos modernos de detección no destructiva basados en el análisis de ondículas y pulsos electromagnéticos (corrientes parásitas), y señala los puntos calientes y las direcciones del desarrollo de los métodos de detección de grietas en sujetadores.
1. Método tradicional de detección de grietas
Existen muchos métodos tradicionales de detección de grietas, que se pueden dividir en dos categorías: detección convencional y detección no convencional. Los métodos de prueba convencionales incluyen pruebas de corrientes inducidas, pruebas de penetración, pruebas de partículas magnéticas, pruebas radiográficas y pruebas ultrasónicas; Los métodos de prueba no convencionales incluyen la emisión acústica, las pruebas de infrarrojos y las pruebas holográficas con láser.
(1) Métodos de prueba de rutina
En la actualidad, la detección general de fisuras simples en los campos de la ingeniería, como la maquinaria, la construcción y la producción de petróleo, utiliza métodos de detección convencionales. Se adoptan diferentes métodos de inspección para diferentes instituciones. Por ejemplo, la inspección ultrasónica se utiliza principalmente para la inspección de placas metálicas, tuberías y barras, piezas fundidas, forjados y soldaduras, así como puentes, construcciones de viviendas y otras estructuras de hormigón; Las inspecciones radiográficas se utilizan principalmente para maquinaria, Detección de fundiciones y soldaduras en los campos de armas, construcción naval, electrónica, aeroespacial, petroquímica, etc .; Las pruebas de partículas magnéticas se utilizan principalmente para fundiciones, forjas y soldaduras de metales; La prueba de partículas magnéticas se utiliza principalmente para piezas de fundición, forjas y soldaduras de metal. Las pruebas de penetración se utilizan principalmente para piezas de fundición de metales ferrosos y no ferrosos, piezas forjadas, piezas de soldadura, piezas de pulvimetalurgia y productos de cerámica, plásticos y vidrio; La prueba de corrientes parásitas se utiliza principalmente para la detección de fallas y la prueba de tuberías, barras y cables conductores. Clasificación de materiales. Para la detección de grietas en sujetadores, se pueden utilizar pruebas ultrasónicas y pruebas de corrientes parásitas. Por ejemplo, en la investigación experimental sobre los mejores parámetros de detección de corrientes parásitas para pequeñas grietas en sujetadores, se ha obtenido la mejor sección de parámetros de detección en la que los parámetros de detección de corrientes parásitas de pequeñas grietas y la señal de fase son lineales, lo que puede mejorar la detección. precisión de las pequeñas grietas en las barras y el tipo externo La selección de los parámetros de prueba de las corrientes de Foucault de los elementos de fijación tiene un papel guía importante. Sin embargo, la detección de corrientes parásitas tiene muchos factores de interferencia y requiere una tecnología de procesamiento de señales especial. Además, existe un método de detección de grietas en la estructura del espectro de energía de propagación de ondas Lamb, que tiene las características de una fuerte capacidad de penetración, alta sensibilidad, rápido y conveniente, pero a veces se producen áreas ciegas, se producen bloqueos y no se pueden encontrar grietas de corta distancia. Es difícil caracterizar cualitativa y cuantitativamente los defectos encontrados. Para la mayoría de los sujetadores, se utilizan métodos de detección de partículas magnéticas y detección de fallas fluorescentes. La eficiencia de detección es relativamente alta, pero consume mano de obra y recursos materiales y daña la salud de las personas. Al mismo tiempo, debido a factores humanos, a menudo faltan inspecciones.
(2) Métodos de detección no convencionales
Al probar los sujetadores en busca de grietas, si los métodos de prueba convencionales no logran el propósito requerido, se pueden considerar métodos de prueba no convencionales. A continuación se muestran tres métodos de detección de grietas no convencionales de uso común.
1) Tecnología de emisión acústica. Esta tecnología es la más madura en la detección de fisuras de equipos a presión. Ha logrado resultados ideales en la evaluación de seguridad de recipientes a presión y tuberías de presión. También se ha desarrollado vigorosamente en la detección de fisuras en aeroespacial, materiales compuestos, etc. Para el diagnóstico de fisuras de maquinaria rotativa, se ha desarrollado un cierto grado de desarrollo principalmente en la detección de fisuras por fatiga en ejes rotativos, engranajes y fisuras en rodamientos. La ventaja de la emisión acústica es que es un método de detección dinámica. La energía detectada por emisión acústica proviene del propio objeto bajo prueba, en lugar de ser proporcionada por equipos de prueba no destructivos como pruebas ultrasónicas o radiográficas. La detección de emisiones acústicas es muy sensible a los defectos y puede detectar y evaluar el estado de defecto activo en la estructura en su conjunto. La desventaja es que la detección se ve muy afectada por el material; la sala de detección se ve afectada por ruido eléctrico y ruido mecánico; la precisión de posicionamiento no es alta y la identificación de grietas solo puede proporcionar información limitada.
2) Detección de infrarrojos. Se utiliza principalmente en equipos de energía, equipos petroquímicos, detección de procesos de procesamiento mecánico, detección de incendios, variedades de cultivos y detección no destructiva de defectos en materiales y componentes. La ventaja de la tecnología de prueba no destructiva infrarroja es que es una tecnología de prueba sin contacto con alta resolución espacial de larga distancia, segura y confiable, inofensiva para el cuerpo humano, alta sensibilidad, amplio rango de detección, alta velocidad y sin impacto. en el objeto que se está probando. La desventaja de la detección infrarroja es que la sensibilidad de detección está relacionada con la emisividad térmica, por lo que se ve interferida por la superficie de la pieza de prueba y la radiación de fondo, y se ve afectada por el tamaño y la profundidad enterrada del defecto. La resolución de la pieza de prueba original es deficiente y la forma y el tamaño del defecto no se pueden medir con precisión. Y la ubicación, la interpretación de los resultados de la prueba es más complicada, se requiere un estándar de referencia y el operador de la prueba debe estar capacitado.
3) Detección holográfica láser. Se utiliza principalmente para estructura de panal, inspección de material compuesto, carcasa de motor de cohete sólido, capa de aislamiento, capa de recubrimiento e inspección de defectos de interfaz de grano de propulsor, inspección de calidad de junta de soldadura de placa de circuito impreso e inspección de grietas por fatiga de recipientes a presión, etc. sensibilidad, sin requisitos especiales para el objeto probado y análisis cuantitativo de defectos. La desventaja es que los defectos de despegado profundamente enterrados solo pueden detectarse cuando el área de despegado es bastante grande. Además, la detección holográfica láser se lleva a cabo principalmente en una habitación oscura y se requieren estrictas medidas de aislamiento de vibraciones, lo que no favorece la detección in situ y tiene ciertas limitaciones.
2. Nueva tecnología de detección de grietas moderna
Con el rápido desarrollo de la ciencia y la tecnología, los campos de la ingeniería como la maquinaria, la construcción y la producción de petróleo tienen requisitos cada vez más altos para la detección de grietas. Por lo tanto, han surgido muchas nuevas tecnologías de detección de grietas. Los métodos de detección de grietas basados en el procesamiento de señales y las pruebas no destructivas de impulsos electromagnéticos (corrientes parásitas) son nuevas tecnologías que se utilizan comúnmente en los tiempos modernos.
(1) Método de detección de grietas basado en análisis de ondículas
Con el desarrollo de la tecnología de procesamiento de señales, han surgido métodos de detección de grietas basados en el procesamiento de señales, incluidos los métodos de dominio de tiempo, dominio de frecuencia y dominio de frecuencia, incluida la transformada de Fourier, la transformada de Fourier de tiempo corto, la distribución de WignerVille y la transformada de Hilbert-Huang (HHT) , separación ciega de fuentes, etc. Entre ellos, el método de análisis de ondículas es el más representativo. Los métodos de identificación de grietas que utilizan directamente el análisis de ondículas se pueden dividir en los dos tipos siguientes:
1) Método de análisis basado en la respuesta en el dominio del tiempo. Incluyendo el método de usar los puntos singulares del mapa de descomposición en el dominio del tiempo, el método de usar el cambio de coeficientes de wavelet y el método de usar el cambio de energía después de la descomposición de wavelet. El método de análisis basado en la respuesta en el dominio del tiempo tiene como objetivo encontrar el momento en que se produce el daño de la grieta.
2) Método de análisis basado en la respuesta espacial. Se trata de reemplazar el eje de tiempo de la señal de respuesta en el dominio del tiempo con el eje de coordenadas espaciales de la posición espacial y utilizar la respuesta del dominio espacial como entrada para el análisis de ondículas. Con base en el método de análisis de respuesta de dominio espacial, se puede determinar la ubicación de la grieta. El método wavelet en sí solo puede juzgar el momento en que ocurre el daño o donde ocurre el daño, y el primero tiene más aplicaciones. Si desea identificar pequeñas grietas, debe combinar wavelet con otros métodos para detectar grietas.
(2) Prueba no destructiva de pulsos electromagnéticos (corrientes parásitas)
La tecnología electromagnética combina muchas funciones, como pruebas ultrasónicas, imágenes de corrientes de Foucault, pruebas de corrientes de Foucault de matriz y corrientes de Foucault pulsadas para formar una nueva tecnología de prueba electromagnética moderna. Las tecnologías comunes de detección de grietas incluyen pruebas de corrientes parásitas pulsadas, tecnología de imágenes térmicas de corrientes parásitas pulsadas, pruebas no destructivas de sonda dual de transductores acústicos electromagnéticos y corrientes parásitas pulsadas (EMAT) y tecnología de prueba de memoria magnética metálica.
La corriente parásita de pulso utiliza una corriente de pulso para excitar la bobina, analizar la señal de respuesta transitoria en el dominio del tiempo inducida por la sonda de detección y seleccionar el valor pico, el tiempo de cruce por cero y el tiempo pico de la señal para detectar cuantitativamente la grieta. Yang Binfeng de la Universidad Nacional de Tecnología de Defensa y otros han utilizado experimentos para demostrar que las corrientes parásitas pulsadas pueden detectar cuantitativamente grietas de diferentes profundidades en la pieza de prueba con un solo escaneo; Algunos investigadores utilizan la tecnología alternativa de bobinas armónicas para realizar la detección de corrientes parásitas pulsadas y utilizan su propio campo eléctrico para conducir El cambio en la forma del dipolo eléctrico contribuido por el campo eléctrico total es mayor que el cambio en el conductor medido por el sensor de campo magnético, y la densidad de distribución del dipolo eléctrico en el área de la grieta se encuentra para detectar la grieta.
La desventaja de la corriente parásita pulsada es que el valor máximo de la señal de corriente parásita pulsada se ve fácilmente afectado por otros factores (como el efecto de despegue), y la capacidad de detección de la sonda de corriente parásita pulsada afectará la detección de grietas.
Todos los instrumentos de generación de imágenes de corrientes parásitas pulsadas utilizan bobinas como sensores de inspección. Algunas personas usan sensores Hall como sensores de inspección. En los últimos años, los instrumentos de interferencia supercuántica han comenzado a aplicarse al campo de la inspección no destructiva. El uso de la tecnología de imágenes térmicas de corrientes parásitas pulsadas elimina el efecto de despegue en otras detecciones y evita la distorsión de los resultados de las imágenes.
Algunos investigadores utilizan un láser YNG similar a un rayo gaussiano para penetrar la superficie de la hoja de metal, utilizando tecnología de detección de transductores acústicos electromagnéticos y corrientes parásitas pulsadas, para identificar la grieta por el cambio repentino de la forma de onda ultrasónica o el aumento repentino de la frecuencia. componente de la forma de onda cuando el láser irradia la grieta. .
3. Puntos calientes de la investigación del crack
En la actualidad, la investigación sobre la detección de grietas en sujetadores solo se basa en los métodos de detección tradicionales. Para desarrollar tecnología de detección y resolver problemas de aplicación práctica, los puntos calientes de identificación de daños por grietas se concentran principalmente en los dos aspectos siguientes: Uno es considerar la incertidumbre El método de identificación estadística de influencia, el segundo es la identificación de microfisuras de sujetadores.
Habrá muchas incertidumbres en la detección de daños por grietas, por lo que se propone un método de inferencia estadística para abordar el problema de identificación del sistema. Con el rápido desarrollo de la investigación de identificación de daños, se ha seguido profundizando la investigación sobre métodos de identificación de daños basados en la teoría de la probabilidad y la estadística. En la actualidad, los principales campos de aplicación de investigación de este método son la identificación de sistemas y el reconocimiento de patrones.
Existen métodos para detectar microgrietas en sujetadores, como la detección de microgrietas basada en la tecnología TIC y el método de atrapamiento ultrasónico láser basado en calentamiento asistido por láser para identificar microgrietas, pero todos tienen sus limitaciones. Por ejemplo, la limitación de la detección de microgrietas basada en la tecnología de las TIC es que el valor de gris en la imagen recopilada es diferente del valor de gris de fondo. Si el valor de gris no es muy diferente del valor de gris de fondo, los detalles son más difíciles de distinguir. La calidad de la imagen dificulta la adquisición de imágenes y, al mismo tiempo, plantea requisitos más altos para el posprocesamiento de imágenes. Además, cuando se utiliza el software VG Studio MAX para extraer las microgrietas, es necesario extraer el espacio que contiene todas las microgrietas, lo cual es incierto. Basado en el calentamiento asistido por láser, la limitación de identificar microgrietas es que la operación es más complicada y no se puede detectar en entornos hostiles, por lo que aún no se ha desarrollado.
Con el desarrollo continuo de la sociedad y la economía, los requisitos para los métodos de detección de grietas en sujetadores son cada vez más altos. Debe cumplir con los requisitos de detección en línea en tiempo real, alta sensibilidad, operación simple y resistencia a interferencias externas. Se puede utilizar en entornos externos hostiles. Trabaja; detectar de forma rápida y precisa la ubicación, el tamaño, el ancho, la profundidad y la tendencia de desarrollo de la grieta; el resultado de la detección se puede mostrar en modo de imagen y se puede analizar; integra velocidad de detección rápida, alta eficiencia y resultados intuitivos.
