Quantitative Detection of Corrosion State of Concrete Internal Reinforcement Based on Metal Magnetic Memory

Corrosion can be very harmful to the service life and several properties of reinforced concrete structures.The metal magnetic memory(MMM)method,as a newly developed spontaneous magnetic flux leakage(SMFL)non-destructive testing(NDT)technique,is considered a potentially viable method for detecting corrosion damage in reinforced concrete members.To this end,in this paper,the indoor electrochemical method was employed to accelerate the corrosion of outsourced concrete specimens with different steel bar diameters,and the normal components Bz and its gradient of the SMFL fields on the specimen surfaces were investigated based on the metal magnetic memory(MMM)method.The experimental results showed that the SMFL experimental Bz curves are consistent with the analytical results of the theoretical model.Furthermore,the crest-to-trough behavior on the Bz signal curve and its zero-point gradient spacing can more accurately indicate the corroded area’s extent.Then,a magnetic characteristic parameter W based on a large amount of experimental data was established to characterize the degree of corrosion of the steel bars.The magnetic characteristic parameter W is linearly related to the maximum cross-sectional area loss rate
of the corroded reinforcement.This paper will lay the foundation for future research on corrosion detection of reinforced concrete structures based on the MMM method and provide a feasible way for non-destructive detection of corrosion independent of the influence of reinforcement diameter and magnetization history.

基于K均值聚类算法和LSTM神经网络的管道腐蚀阶段预测方法

针对声发射检测获得的管道腐蚀信号,提出了一种基于K均值(K-means)聚类算法和长短期记忆(LSTM)神经网络的管道腐蚀阶段预测方法。首先,利用K-means聚类算法将腐蚀信号分类,再构建LSTM神经网络模型,并采取了无监督学习的方式,以声发射波形为出发点,对模型进行参数优化,最后进行管道腐蚀阶段预测,并根据评价指标对模型进行评价。研究表明:对LSTM神经网络模型适当增加隐藏层,可以使得模型更加稳定,鲁棒性更好;与现有故障诊断模型相比,LSTM神经网络模型的精度更高。

钢筋-保护层界面局部典型锈峰的三维形态

钢筋-保护层界面处锈蚀产物的累积与扩张将造成保护层的锈胀开裂。通过X射线无损检测技术对氯离子侵蚀下钢筋混凝土界面处形成的锈峰形貌进行了研究。对锈峰表面进行三角网格化处理;引入伸长指数,平坦指数,球形度和凸度等形态学指标进行研究;基于K-means聚类算法划分锈峰形状。结果表明锈峰形态主要呈现为扁长形,扁半椭球形,半椭球形及半球形,且锈峰形态具有不稳定性。锈峰凸度指标符合Burr分布规律,并且不同锈蚀率下锈峰的球形度、凸度指标与保护层裂缝宽度的发展趋势一致。

在役油管内壁腐蚀缺陷脉冲涡流检测方法

为实现采油管柱中的在役油管内壁腐蚀缺陷高精度离线检测,本文提出了一种基于双磁场传感的脉冲涡流外检测及深度定量评估方法。在试验研究中,以检测信号下降沿对数曲线斜率作为信号特征。在建立信号特征与油管剩余壁厚间映射关系的基础上,通过分析感应涡流在油管内分布范围与成像检测所识别腐蚀缺陷区域间的互相关关系,引入腐蚀缺陷深度评估补偿系数β。结合所建立映射关系,形成油管内壁腐蚀缺陷深度高效可视化定量评估方法。通过对缺陷成像及深度定量评估结果与真实情况的对比分析发现:所提方法不仅可实现对油管内壁腐蚀缺陷的三维形貌重现,且对其深度的定量评估具有较高的精度,满足工程实际在役油管的检测精度要求。

基于磁场梯度感测的旧油管腐蚀缺陷脉冲涡流可视化检测

油管是油气井管柱中用于直接汲取石油、天然气的最内部管道。服役中的油管长期接触含硫物质,其内壁会出现腐蚀缺陷,影响管柱完整性。基于磁场梯度感测,提出一种结合双传感器差分机制的脉冲涡流检测探头,以实现旧油管内壁腐蚀缺陷的高灵敏度成像。在确定检测探头构型的基础上,通过系列试验,探究下降沿对数曲线斜率和归一化差分信号峰值两类信号特征与腐蚀缺陷尺寸间的关联规律;同时,基于两类信号特征探索腐蚀缺陷成像方法。提出了信号特征融合方法,形成基于融合信号特征的旧油管腐蚀缺陷可视化手段。试验结果表明,相比传统脉冲涡流检测,所提方法得到的基于融合特征的腐蚀缺陷成像结果具有更高的图像信噪比;采用所提检测探头及信号特征融合方法,可对旧油管内壁缺陷实现高灵敏度、高信噪比的可视化检测。

脉冲涡流无损检测技术综述

不同于传统的谐波激励的涡流检测方法,脉冲涡流检测采用方波或阶跃方式激励,其测量的是涡流在构件中的衰减。由傅里叶理论可知,脉冲涡流激励中包含多种频率成分,根据电磁场理论,低频电磁波有更深的穿透深度,因而也就可能检测出更深的缺陷。由于脉冲涡流检测时,激励已经停止,因而传统涡流阻抗分析方法已经不适用于脉冲涡流检测信号分析,需要寻找新的信号处理方法或数据解释方法;同时由于导磁材料与非导磁性材料特性不同,信号特性差异极大,上述问题不论从理论上还是从工程上对脉冲涡流检测技术都提出了极大的挑战。从检测理论模型、传感器、信号处理方法及工程应用等方面,对脉冲涡流检测技术作论述,指出该技术进一步发展需要研究的问题,更好地推动脉冲涡流检测技术的发展。

飞机结构腐蚀检测中的脉冲涡流无损检测技术

对脉冲涡流无损检测技术的工作原理进行了分析,建立了脉冲涡流的检测系统对加工的模拟飞机多层结构的试件进行了测试,提取其时域瞬态感应信号的峰值和过零时间作为特征量,对出现在飞机多层结构第二层中的腐蚀缺陷进行了定量检测,试验结果和理论分析相一致,证明了脉冲涡流检测方法的有效性,由于其具有快速和定量化的优点,因而在飞机结构的腐蚀检测中具有广阔的应用前景.

石油管道内缺陷无损检测技术的研究现状

对目前输油输气管线内缺陷检测的最新技术及相关研究做了综述;逐一对漏磁探伤、超声波类检测、脉冲涡流检测、光学原理类和射线照相类检测等方法做了较全面的介绍,包括工作原理、优势、使用范围及其局限性;对管道内检测技术的存在问题和发展趋势做了简述。

脉冲涡流矩形传感器的多维信号特征分析与缺陷识别

脉冲涡流是一种可以对飞机结构中缺陷进行有效检测的电磁无损检测技术。本文设计了三维检测传感器,并对矩形激励传感器中的多维检测信号进行了研究。分别在传感器不同扫描方向下,对三维检测传感器的Bx、By与Bz曲线进行了特征分析。实验证明取其中任意两路信号都可构成蝶形图,可以有效地实现缺陷的判别。对检测信号进行特征分析后,不仅可以判断缺陷的有无,还可以评估缺陷的长度,深度等信息,为进一步实现飞机机身缺陷的定量检测提供了有价值的参考。脉冲涡流技术将会在航空无损检测领域发挥重大的作用。

基于GMFM的脉冲涡流检测亚表面腐蚀缺陷成像技术

将磁场梯度测量技术和脉冲涡流检测技术有效融合,集中探究基于脉冲涡流磁场梯度信号的亚表面腐蚀缺陷成像手段及其优势性。首先,采用三维有限元仿真分析了脉冲涡流磁场梯度信号在亚表面腐蚀缺陷成像中的有效性和优势性,模拟仿真结果显示磁场梯度信号对于缺陷边缘的检测具有优势。基于模拟仿真结果,搭建了一套脉冲涡流检测实验系统,通过成像实验比较了基于两类信号的亚表面腐蚀缺陷扫描结果,并进一步研究了该类缺陷的成像技术。成像结果表明采用磁场梯度信号可实现对缺陷边缘的高效成像,基于磁场梯度测量的脉冲涡流检测技术较传统脉冲涡流检测技术,具有高效、高灵敏度的优势。

基于脉冲涡流磁场梯度检测的多层金属结构层间腐蚀缺陷成像

多层金属结构常见于大型、复杂装备中,由于其恶劣的服役环境结构层间易出现腐蚀缺陷,严重影响在役装备结构的质量与安全。本研究通过仿真和试验研究,探究了脉冲涡流磁场梯度检测方法在多层金属结构层间腐蚀缺陷成像中的实现手段及优势性。建立了脉冲涡流磁场梯度检测的三维有限元模型,仿真分析了脉冲涡流磁场梯度检测方法在多层金属结构层间腐蚀缺陷成像中的有效性和优势性。搭建了脉冲涡流磁场梯度检测试验系统,对仿真结果进行了验证。研究结果表明脉冲涡流磁场梯度检测方法可对多层金属结构层间腐蚀缺陷进行高精度成像。

基于应力腐蚀和腐蚀疲劳的焊缝磁记忆信号分析

为了研究不同腐蚀条件下的焊缝磁记忆特征信号,对20号钢板状焊缝试件进行残余应力腐蚀、35kN恒拉伸应力腐蚀和35kN静载、25kN动载拉拉腐蚀疲劳对比实验,分析焊缝正、反面磁记忆信号的变化规律,获得焊缝腐蚀发展进程中应力腐蚀与腐蚀疲劳各自对应的磁记忆特征信号.结果表明:在应力腐蚀状态下,不同拉伸载荷对应的磁记忆信号特征不同,35kN恒拉伸应力腐蚀与残余应力腐蚀相比,焊缝区磁记忆信号峰峰值及其梯度更大,磁记忆曲线分布的分散度更大;35kN静载、25kN动载拉拉腐蚀疲劳与35kN恒拉伸应力腐蚀相比,焊缝区磁记忆曲线上下波动多,过零点次数多,磁记忆曲线分布的分散度小.这为磁记忆技术在焊缝工程检测的定性与定量分析提供基础数据.

金属材料点蚀缺陷的无损检测方法综述

点蚀缺陷会直接影响金属材料的使用性能与服役寿命,对其进行有效的无损检测与评估为预测疲劳寿命提供数据支撑具有重要意义。通过阐述点蚀缺陷的特点,指出了点蚀缺陷参数与疲劳性能之间的对应关系。通过介绍以漏磁、脉冲涡流和超声导波为主的点蚀缺陷无损检测基本原理,总结了这些方法用于点蚀缺陷无损检测的现状,对比分析了多种无损检测方法从理论模型、信号分析到工业应用的关键环节。通过分析点蚀缺陷检测时不同无损检测方法在信号处理方面的特殊性,指出了点蚀缺陷的可视化成像结合图像处理与信号分析是准确提取点蚀缺陷信息和定量化分析的关键基础问题,积极开展非接触式点蚀无损检测方法研究对提升检测精度与工业应用推广具有重要意义。

基于自发漏磁检测的钢绞线两点腐蚀试验研究

为研究存在两腐蚀点时钢绞线磁信号的变化规律以及腐蚀点之间的相互影响,设计了4组不同间距的试件,利用电化学腐蚀装置控制腐蚀程度,再通过三维磁信号扫描装置测试漏磁信号。研究表明:单个腐蚀区域的判断准则也适用于两个腐蚀区域;距离较近的两腐蚀区域的磁信号会在两点之间产生叠加,出现极值,且不同提离高度下磁信号曲线的汇交距离与腐蚀区域的间距呈正相关;试件在腐蚀区域会发生磁信号的突变,其变化范围具有一定宽度,该影响宽度与试件腐蚀度呈Boltzmann函数分布,可用该曲线影响宽度评价单个腐蚀区域的腐蚀程度,也可用于确定两个腐蚀区域在确定特定腐蚀度下不产生叠加的最小间距。

混凝土构件锈胀裂缝宽度与锈蚀量关系的试验研究

主要研究了混凝土开裂后裂缝宽度与钢筋锈蚀量之间的关系,并通过18组150 mm×150 mm×150 mm的标准立方体试件的锈蚀对比试验,得出了锈胀裂缝宽度与钢筋锈蚀深度之间呈线性关系,并分析了钢筋截面损失率对钢筋锈蚀深度的影响;鉴于锈胀裂缝相对钢筋锈蚀率的观测更容易,给出了由裂缝宽度推测钢筋锈蚀量的公式。不仅对工程实践中钢筋锈蚀量的无损检测有很大帮助,而且可以为建筑结构的耐久性评估提供依据。

660MW空冷机组汽轮机叶片点蚀缺陷无损检测及原因分析

采用渗透、表面超声波和磁粉三种探伤方法对叶片进行检测,对点蚀形成原因进行了分析。结果表明,对于叶片点蚀缺陷采用渗透检测方法更为有效。产生点蚀的主要原因是机组长期低负荷运行形成的回流区内高湿度蒸汽对叶片的冲击,而蒸汽品质不合格进一步诱发了点蚀缺陷的产生。

集输管道内腐蚀检测与评价技术

集输管道处在复杂多变的工况环境,准确、可靠、快速地对集输管道的腐蚀状况进行检测与评价是亟需解决的工程实际问题。分析了各类检测方法的优点及其不足,探讨了检测技术的相关机制,并对无损检测技术的发展方向提出见解。

飞机铝板腐蚀的热无损检测及数据处理方法

用红外热像无损检测技术对飞机铝合金板背面的腐蚀进行无损评估,分析试验系统的腐蚀探测能力,检验理论分析和一些数据处理方法的有效性。检测对象包括参考试件和存在自然腐蚀的真实飞机结构件。在检测参考试件上的以机制平底孔加化学腐蚀处理而制作的替代腐蚀缺陷时,时间域傅里叶变换法可获得最高的信噪比(SNR),在1.8mm铝板上直径大于10mm的各个缺陷区,腐蚀探测极限的估计值约为10%。对带有自然腐蚀的飞机铝合金件的检测表明,原始热像或简单处理算法,如时间平均,就能提供很高的SNR值。而一些先进处理算法,如脉冲相位法(PPT)、主分量分析(PCA)、多项式拟合和相关分析,在检测飞机铝板的自然腐蚀时其有效性值得怀疑。用三维传热数值计算对飞机铝试件的热无损检测进行了理论分析,所得到的理论温度分布及其变化过程与实测值相近。对一维腐蚀表征方法在航空铝板检测中的有效性进行了检验,证明该方法是有效的。

脉冲涡流技术对飞机结构内层裂纹缺陷的检测识别

如何检测老龄化飞机多层结构中的裂纹缺陷一直是无损检测领域的一个难点。脉冲涡流技术是一种可以对多层结构中缺陷进行有效检测的电磁无损检测技术。理论推导了脉冲涡流渗透深度的公式,得出适当的减小脉冲激励频率与增加占空比有利于检测深层缺陷。设计了实验系统与矩形传感器,对激励信号的频率与占空比进行了优化设计。对多层结构中的内层缺陷进行了实验,并对微弱的检测信号进行了必要的数据处理。实验结果证明脉冲涡流检测技术可以对内层裂纹缺陷进行有效的检测。脉冲涡流技术将会在航空无损检测领域发挥重大的作用。

在用工业压力管道的无损检测新方法解析

在用工业压力管道在运行期间存在内腐蚀和外腐蚀等腐蚀缺陷,威胁管道结构的完整性。根据TSG D0001-2009《压力管道安全技术监察规程—工业管道》的要求,应对压力管道进行定期检验,从而发现管道上存在的腐蚀缺陷,减小事故的损失。在对各个无损检测新方法基本原理介绍的基础上,给出了无损检测新方法的关键点解析,最后总结了定期检验中的检验方法,为在用工业压力管道的定期检验提供参考。