结构件损伤监测检测

方案案例    

       1）高温压力容器声波（声发射）监测

     ◆关键部位安装RAEM1，监测结构件损伤状态     
     ◆开启采集
     ◆分析验证，得到判据标准
     ◆验证效果良好，关闭波形和参数输出
     ◆设置判据，输出得到手机平台推送信息

     对某台球形高温压力容器，每4个月进行2个小时加压循环，检测数据结果如下表：

1号高温 压力容器	4个月	8个月	12个月	16个月	20个月
幅度(dB)	52	58	66	75	92
强度等级	低强度	低强度	中强度	中强度	高强度
活度等级	中活度	中活度	中活度	强活度	超强活度
综合等级	II	II	II	III	IV

     按标准NBT 47013.9--2015-承压设备无损检测条款6评价结果与分级中的表2、表3、表5的声发射定位源的等级划分，确定a=60，b=80。得到各次检测的级别如上表。（幅度值取定位源中前5个最大的幅度的平均值，且已根据衰减测量结果加以修正）
     第1、2、3次检测综合等级为II级；第4次检测综合等级为III级；第5次检测综合等级为IV级。

     ①云平台：
     用户可通过云平台进行远程配置、远程监控，把数据上传到云平台进行显示分析。

     图1：1号高温压力容器1号通道(qc_raem1_4g_89)，在第4、8、12、16、20个月的综合级别分别为：II，II，II，III，IV

       ②手机推送
       到达报警界限，手机推送报警信息。报警方式：小程序、邮箱、短信、APP。
       据云平台1号高温压力容器数据可知，2022年3月触碰3级报警线，2022年7月触碰4级报警线。手机同步收到报警推送。
 

       

 

       ③SWAE软件
       可云端数据下载后使用清诚的SWAE软件进行深度分析，也可以直接发送到SWAE软件进行实时分析处理。
       1号高温压力容器在第3次监测时触碰3级报警线。通过清诚的SWAE软件，可查看数据并定位缺陷部位（仅限于选配了RAEM1无线定位功能或选用RAEM1-6系列的设备才可使用）。

 

实际案例

       材料在应力作用下的变形与裂纹扩展，是结构失效的重要机制。

 

       声波（声发射）无损检测技术，可以推断损伤情况和发展规律，对结构件的损伤发生和发展趋势做出预测。
 

       1）G50沪渝高速宜昌长江公路大桥钢板裂纹在线检测
 

图1 宜昌长江大桥	图2 传感器安装
图3 主机采集信号	图4 检测结果

G50沪渝高速宜昌长江公路大桥桥面钢板裂纹声波（声发射）在线监测
 

       2）某化工厂球罐声发射检验

       我司对某化工厂650m³球罐进行声发射检测，本次检测是在装置加压过程中进行声发射整体监测和数据采集，压力从 0MPa开始对被检容器进行数据采集，共进行1个加压循环。

图1加载程序图（P-T）

图2传感器分布图

       本次检测共布置22个探头（分3层，上下层布置6个，中间层布置8个，上下极各一个，排列成三角网络形式进行局部监测），每个探头均采用RAEM1内置电池带无线同步的采集器，具体布置位置如图2所示。
       备注：探头均匀分布，垂直间距4221mm，赤道层水平间距4221mm，上下层水平间距3979mm，1号探头位于铭牌支柱上方。

 
图3升压阶段事件定位图

 
图4 保压阶段事件定位图

       经过数据分析，本次声发射检测共发现有意义信号源4个S1~S4，如图3。声发射数据定位图见图3～图4。对该声发射源综合等级评定如下表：

编号	活性	强度	综合等级
S1	中活性	低	Ⅱ
S2	中活性	低	Ⅱ
S3	中活性	低	Ⅱ
S4	中活性	低	Ⅱ

该声发射源综合等级评定均为Ⅱ级，建议对该声发射源区进行其他常规检验方法的复验。
参考标准NB/T47013.9-2015《承压设备无损检测第9部分：声发射检测》。

 优点：免布线，免供电，使用方便

       3）金刚石合成过程钉锤开裂的声波（声发射）诊断

 
 

       人工合成金刚石过程中，呈现正方体的芯料由六个钉锤施力加载，在某一个钉锤加载面收到破裂时，如不能及时停机，则六个钉锤会发生互相顶撞并全部报废的状况；之前由全人工进行人耳巡检，听到异响再跑过去停机，效率低且漏检率高，因此引入声发射在线监控技术，对压机合成过程实时监控对开裂信号发出报警，且引发合成压力机停机机制。
       针对现场大幅值的噪声干扰，使用模拟和数字滤波器针对性的去燥，可有效提高检测动态范围；利用声发射独有的事件生成机制，利用空间滤波，可准确识别声源发生位置，并判断钉锤开裂信号。
 

       4）禹城市绿健生物技术有限公司反应釜声发射检测

       位于某公司公司磁力驱动反应釜于2011年4月制造，2011年8月投用，壳程介质为镍粉、葡萄糖。
       检测实施前，根据检测技术要求，结合该罐具体情况编制了现场检测方案，并于2019年5月对该反应釜进行声发射检测。
       通过内部水压填充，结合声发射对容器筒体和封头部位做检测，该容器平时最大工作压力为10.5Mpa，检测环节试验压力为11.6Mpa，经过一次加压循环，在最大工作压力和试验压力时做出声发射评价。

反应釜传感器布置示意图

       经衰减测试，下底与上环缝之间可进行时差定位，共使用7个传感器，每个探头均采用RAEM1内置电池带无线同步的采集器，搅拌器法兰座一圈均布3个传感器4～5～6，等间距0.65米；上环缝均布3个传感器1～2～3，等间距1.67米；层间表面间距0.83米；上环缝到下底轴承座3.72米；4#传感器位于1#和2#传感器中线上。

反应釜升压阶段时差定位图

反应釜保压阶段时差定位图

       对升压、保压环节声发射数据进行小振铃计数、长持续时间参数过滤后进行时差定位分析。
检验结论：发现一处声发射定位集中源区S1，其强度等级中强，活度等级中活，声发射综合等级为Ⅱ级，建议结合实际情况进行其它无损方法复验。

       5）曲臂式高空作业平台声波（声发射）检测

       曲臂式高空作业平台故障一般发生在玻璃钢（FRP），或发生金属悬臂的裂纹断裂、平台的失衡倾侧倒下等。

安装示意图

       采集模块布置在曲臂式高空作业平台需要检测的部位，采集到的数据上传到云端，通过一定的算法判断出是否出现故障或隐患、判断故障严重程度和确定故障位置，把报警消息推送到客户端，避免重大事故的发生。

案例图

       6）高温管线焊缝声波（声发射）监测方案

       针对于容器上两道纵缝的监测，使用2个RAEM1单通道声波（声发射）监测模块，每套模块各包含一个用于裂纹检测的谐振为150KHz的高温传感器（350℃），一个宽带40dB放大器及一个采集器。
       对所监测的每条焊缝中部位置进行局部保温层破拆，将声发射传感器贴合在焊缝附近并固定，通过同轴电缆将传感器、放大器和声发射采集器进行连接，此后可对保温层进行恢复，声发射采集器需要进行12V直流供电，可根据现场实际情况决定采集器安置位置。

传感器布置示意图

 

系统连接示意图

实现：
       · 对容器在运行状态下的缺陷产生和扩展进行全天候监控；
       · 利用缺陷产生的信号的发展趋势变化，对容器运行安全状态提供评估依据；
       · 基于大量运行数据的处理，设定容器的安全运行状态预警，当缺陷活性达到一定程度时自动报警；
       · 在容器过寿命运行时，根据缺陷信号发展评估容器安全状态，科学延长容器使用寿命。