安全检测与监控

安全检测与监控
反映组成工程系统的构件安全可靠服役的能力。完整性良
好意味着：
① 构件在物理上和功能上是完整的； ② 构件处于受控状态； ③ 存在持续性措施防止构件在运行阶段发生事故； 结构完整性与构件设计、制造、安装、施工、运行、维护、
检修和管理的各个过程密切相关。
结构完整性着重研究安全工程系统中机的问题及其影响因素。
与评价，是结构完整性管理的核心任务之一。
六、结构完整性检测
6.1 结构完整性问题
安全检测与监控
六、结构完整性检测
6.1 结构完整性问题
安全检测与监控
六、结构完整性检测
6.1 结构完整性问题
安全检测与监控
六、结构完整性检测
6.1 结构完整性问题 结构完整性检测与评价的主要工作内容：
安全检测与监控
六、结构完整性检测
6.1 结构完整性问题 结构完整性不足或丧失，意味着：
安全检测与监控
① 结构出现损伤（缺陷），难以保证安全可靠服役； ② 构件功能部分或完全丧失； ③ 运行阶段所采取的措施不足以预防失效事故的发生。 受各种复杂因素的影响，工程系统的构件在运行过程中的 结构完整性实际上是动态变化的，对结构完整性适时进行检测
六、结构完整性检测
6.2 超声波检测技术
安全检测与监控
4、波长 波在一个周期内或者说质点完成一次振动所经过的路程称 为波长。 =V/f； V—速度；f—频率；：波长 在超声波检测中，能被检测到的最小检测体的主尺寸至少为 检测频率下的半波长。如果已经知道要检测的不连续的临界尺 寸，则有助于选择合适的检测频率。 例1：计算频率为5MHz的纵波在钢铁中传播的波长，设低 碳钢中的波速为5960m/s。 例2：计算频率为5MHz的纵波在铝中传播的波长，设铝中的 波速为6400m/s。
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超声波的产生（逆压电效应）： 对压电材料施加交变电压，从而产生交替的压缩和拉伸， 由此产生振动，振动频率与交变电压的频率相同，当施加在压 电晶体上的交变电压频率在超声波范围内时，产生的振动就是 超声波振动。如将这种振动耦合到弹性介质中，则在弹性介质 中传播的就是超声波。 超声波的接收： 将超声能转变为电能的过程，利用压电材料的压电效应。 超声波检测所利用的探头，一方面用于发生超声波，另一方面 用于接收从界面、缺陷返回的超声波。
压电效应：对某些物质，当沿着一定方向施加力而使其变形
时，在一定表面上将产生电荷，外力去掉后又重新回到不带电 状态的现象。
反之，如在这些物质的极化方向施加电场，这些物质又在一
定方向上产生机械变形或机械应力，当外电场撤去时这些变形 或应力则随之消失，这种现象为逆压电效应。
六、结构完整性检测
6.2 超声波检测技术
安全检测与监控
主讲：樊建春
六、结构完整性检测
内容简介 一、 结构完整性检测概述
安全检测与监控
二、 超声检测与声发射检测技术
三、 射线检测技术 四、 电磁检测技术 五、 渗透检测技术 六、 红外检测技术
六、结构完整性检测
6.1 结构完整性问题 1. 结构完整性 ( Structural Integrity)
六、结构完整性检测
6.2 超声波检测技术
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5、超声场及其特征量 充满超声波的空间叫做超声场，描述超声场的特征量有声压、声强、声 阻抗。 6、波的反射和透射 （1）垂直入射时的反射和透射 当超声波垂直地传到界面上时，一部分超声波被反射，而剩余的部分就 穿透过去，这两部分的比率取决于两种介质的声阻抗。当钢中的超声波传播 到底面遇到空气介质界面时，由于空气和钢中声波传播速度和密度相差很大， 接近100%的超声波被反射回来，而当交接界面为钢和水时，有88%的声能 被反射。 声压反射率：R=(Z2-Z1)/(Z2+Z1)， Z1、Z2为两种介质的声阻抗 声压透射率：D=2Z2/(Z2+Z1)， Z1、Z2为两种介质的声阻抗
六、结构完整性检测
6.2 超声波检测技术
波的类型 纵波 横波 质点振动特点 质点振动方向平行于波传 播方向 传播介质
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应 用
固、液、气体 钢板、锻件探伤等 介质 固体介质 焊缝、钢管探伤等
质点振动方向垂直于波传 播方向
质点作椭圆运动，椭圆长 轴垂直波传播方向，短轴 平行于波传播方向
表面波
对称型 (S型)
固体介质
钢管探伤等
上下表面：椭圆运动, 中心： 固体介质(厚 纵向振动 板 薄板、薄壁钢管等 度与波长相当 波 非对称型 上下表面；椭圆运动，中 (δ <6mm) 的薄板) (A型) 心：横向振动
六、结构完整性检测
6.2 超声波检测技术
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3、声速 声波在不同介质中的传播速度： 空气：340m/s； 水：1500m/s； 钢：5900m/s（纵波）、3230m/s（横波）、 表面波：3007m/s 声速取决于传播介质的弹性系数、密度和声波的种类，与频 率和晶片无关。 横波的声速大约是纵波声速的一半，表面波声速约为横波的 0.9倍。
六、结构完整性检测
6.2 超声波检测技术
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2、超声波的种类 纵波：声波介质质点的振动方向与传播方向一致； 横波：在固体介质中传播的剪切波（质点运动方向垂直于声 波传播方向）； 表面波：在固体介质表面传播的波（质点运动为椭圆形，且 椭圆的主轴垂直于波的传播方向）；是一种仅沿固体表面传播 的剪切波； 板波（Lamb）：在薄板中传播的波，平行于测试表面，质点 运动轨迹也是椭圆形，仅当被测材料厚度为检测频率下的几个 波长时，在厚度均匀的地方才会产生。 超声波检测中，直探头产生纵波，斜探头产生横波。
1、系统工况分析，确定被测对象的检测条件要求；
2、依据条件要求，选择合适的检测方法； 3、确定检测实施方案； 4、检测方案实施，采集数据； 5、检测数据处理； 6、检测结果分析、解释； 7、结构完整性评价：剩余工作能力、建议措施、预测
六、结构完整性检测
6.1 结构完整性问题 常用结构完整性检测方法：
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1、电磁检测技术（磁粉、漏磁、涡流、磁记忆）；
2、超声检测技术；
3、声发射检测技术；
4、射线检测技术； 5、渗透检测技术； 6、红外检测技术。
六、结构完整性检测
6.2 超声波检测技术
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超声波检测主要用于检测试件的内部缺陷，它的应用十分 广泛。用于探伤的超声波频率为0.4～25MHz。 6.2.1 超声波的发生及其性质 1. 超声波的发生和接收