第一篇：电线杆裂缝精密检测及深化应用

电线杆裂缝精密检测及深化应用

骆祥明

（国网浙江慈溪供电公司，浙江，慈溪，315300）

摘要：裂缝是电杆最常见的缺陷或损伤现象。但因裂缝的成因、状态、发展以及在结构中的位置等的不同，对结构的危害性也有很大的区别。严重的裂缝可能危害结构的整体性和稳定性,对结构的安全运行产生很大影响。另一方面，也有些裂缝，如表面温度变化或干燥收缩引起的浅裂缝则无大的影响。电力企业目前对电线杆裂缝检测工具仅限于钢卷尺，检测仪器落后，精度为1mm,运行维护人员及技术人员往往不能精确确定横向裂缝宽度是否超过0.2mm，裂缝深度更是无法检测，导致判断是否更换电杆引起质疑。本文针对上述问题进行探究，寻求电线杆裂缝的精密检测技术用以解决裂缝问题带来的危害。

关键词：裂缝；更换电线杆；检测修补；砼

一、引言

根据大量的观测资料，电杆在运行中出现的裂缝，大多数在竣工后1-2年内已产生。如果这些裂缝处于稳定状态，其对结构的影响程度要小得多。此外，对于裂缝的修补，如裂缝充填（往裂缝中注入水泥砂浆或者环氧树脂等充填材料，以防内部钢筋锈蚀）和裂缝补强（裂缝表面粘贴钢板等）都需要在明确裂缝的状态、成因的基础上才能合理、有效地进行。因此，为了确定裂缝的状态、发展和成因，以及合理评价裂缝对电杆的影响，选择适当的修补方案和时机，掌握其深度与其长度、宽度都是非常重要的，采用合理的无损的检测方法也是非常必要的。

二、项目背景

在我国城市郊区及农村地区10kV配网系统中电线杆使用非常普遍，数量庞大，如慈溪地区配电网中高、低压电线杆上数量10万基左右，运行规程规定电线杆不得有纵向裂缝，横向裂缝宽度不得超过0.2mm,长度不应超过电杆周长的1/3，当超过上述指标时候，配电线路状态评价标准中扣40分，该线路即评为严重状态，需及时更换电杆。而因为种种原因电线杆会出现不同程度的裂痕，严重影响结构的安全运行。

综上所述，如何提供一种能够对电线杆裂缝进行精密检测，确定是否更换电线杆，确保电力线路安全运行，是现阶段该技术领域中亟待解决的问题。

三、裂缝产生原因

电杆裂缝分布情况：裂缝分布特征可大体归纳如下：

1、气侯、环境不同，裂缝数量和程度不同；

2、工艺相同、生产日期不同，裂缝数量和程度不同；

3、砼内外分层严重、内表面光滑的，裂缝较多；

4、凡有外纵裂的电杆均有明显的脆性内力破坏特征的内纵裂，而且内外纵裂均起始于电杆端头及端部1m范围内；

5、部分电杆外表面出现与石子分布相关的龟裂和网状裂纹，敲开表面水泥砂浆约0.3～0.5mm便可见到光滑的卵石，说明砼内分层严重，这类电杆不仅有纵裂、斜裂，而且更多的是不规则的网状曲折贯通裂缝。

综合分析发现，凡有纵裂的电杆大都具有如下结构缺陷，砼强度偏低，砼内外分层严重，外表面砼出现龟裂或网裂，砼受外力作用而损伤。所以我们认为：裂缝的产生，一方面是由于原材料质量失控和工艺制度不当，砼在硬化过程中已产生了“原生裂缝”；另一方面是在制造和吊运过程中，由于工艺条件限制或操作不当，发生了挤压和碰撞。碰撞产生的微裂缝，由于砼和螺筋处于弹性阶段，而且裂缝很细，多数会立即闭合。这样，除少数内裂早期出现外，大部分徽裂缝就成为“隐裂缝”存在于砼中。砼中存在的“原生裂缝”和“隐裂缝”（以下统称微裂缝），在外力作用下，其缝端即产生应力集中，砼又属脆性材料，因此在远小于极限荷载的情况下，微裂缝便扩展和引发。所以，后期出现的大多数裂缝实质上就是在外力或环境条件作用下，原有微裂缝扩展和引发的结果。当然也不排除能使微裂缝扩展和引发的条件，同样也是裂缝产生的条件。因此，要避免或减少电杆后期出现裂缝，主要应从避免砼产生微裂缝的工艺条件入手。

四、裂缝处理方式

电线杆裂缝检测主要包括裂缝宽度、裂缝深度、裂缝长度三项参数检测。

1、电线杆裂缝长度检测：电网企业对裂缝长度参数精度要求不高，一般采用钢卷尺或者皮尺测量。

2、电线杆裂缝宽度检测：

（1）塞尺或裂缝宽度对比卡：简单，但只能用于粗测，测试精度低。(2)裂缝显微镜：用具有一定放大倍数的显微镜直接观测裂缝宽度，读数精度一般为0.02mm--0.05mm，需要人工近距离调节焦距并读数和记录，有些还需另配光源，测试速度慢，测试工作的劳动强度大，而且有较大的人为读数误差。裂缝显微镜方法是目前裂缝测试的主要方法。

(3)图像显示人工判读的裂缝宽度测试仪器 近年内市场上有通过摄像头拍摄裂缝图像并放大显示在显示屏上，然后依据屏幕上的刻度尺，人工读取裂缝宽度的裂缝测试仪器。

(4)图像显示自动判读的裂缝宽度测试仪器 该类仪器的最大特点是对裂缝深度的自动判读，即通过摄像头拍摄裂缝图像并放大显示在显示屏上，然后对裂缝图像进行图像处理和识别，执行特定的算法程序自动判读出裂缝宽度，这类测量仪器具备了摄取裂缝图像并自动判读以及显示、记录和存储功能，测试实时快速准确，代表了裂缝宽度测量仪器的发展方向。

3、电杆裂缝深度检测方法分二类：(1)基于超声波的检测方法。(2)基于冲击弹性波的检测方法。

然而，由于电杆结构及裂缝的特殊性，使得裂缝深度的无损检测变得非常困难。同时，目前常用的裂缝深度的无损检测技术大多是从金属材料的裂缝深度检测中发展而来，在应用于混凝土结构中会遇到各种问题，使得测试结果常常较实际深度偏浅很多，因此难以在实际工程中推广应用。

针对上述问题，提出以下应对措施：

1、加强原材料质量控制和生产工艺管理。合缝跑浆的电杆宜开“V”形口并用环氧胶泥或环氧砂浆修补。

2、彻底改变高温快速温热养护制度。采用低恒温（普通水泥不超过65℃）、适当延长恒温时间、后期浸水泡养制度；对早强快硬、R型普通水泥和C3A含量大于6%的普通水泥，应通过试验建立蒸养制度；根据工艺条件、测试手段、材料性质分别建立砼强度相关曲线和质控标准，以保证各阶段的砼强度。

3、强度工艺管理，严禁超层挤压，抛掷和碰撞。五.总结

本项目主要是引入电线杆裂缝综合检测技术及先进检测仪器，精确检测电线杆裂缝宽度、裂缝深度、裂缝长度三项参数，确定裂缝的状态、发展和成因，以及合理评价裂缝对电杆的影响，选择适当的修补方案和改造时机，从而确定出现裂缝的电线杆是否需要更换，保障输电线的安全运行。

参考文献：

[1]贺正权,张文松,郝宪武等.建筑物裂缝视频检测系统[C].//全国信号与信息处理联合会议暨全国省级图象图形学会联合年会.2008.[2]孙晓明.基于结构光的公路路面裂缝检测关键技术研究[D].哈尔滨工业大学,2012.[3]陈仲裕,AnsariF.用埋入式光纤传感器探测建筑结构中的裂缝位置[C].//全国光学测试学术讨论会论文.2001.[4]蔡怀宇,王金玉,方超等.混凝土结构裂缝宽度波前编码测量系统的设计[J].光学精密工程,2009,(11):2750-2756.

第二篇：现代工业生产中使用精密检测技术有哪些？

现代工业生产中使用精密检测技术有哪些？伴随着工业发展带来的产品质量参差不齐的大环境，精密检测行业油然而生，但是对于精密检测行业，很多人并不能真正的理解其真正的含义，其实精密检测行业说白了，并没有什么神秘的面纱，主要就是指二次元影像测量仪和三坐标测量机之类的精密检测仪器，那么对于这些二次元和三次元，它们有哪些具体的功能，又在哪些领域有广泛的应用呢。

二次元影像仪和三坐标测量机作为主要的精密检测仪器，我们从字面上来看，可以看出它们就是指二维检测和三维检测，主要针对被测工件的二维数据和三维数据来完成检测，同时，二次元影像仪和三坐标测量仪在完成既定的测量功能时，可以根据客户的实际需求，而检测工件的一些复杂参数。

二次元影像测量仪使用本身的硬件(CCD，目镜，物镜数据线，视频采集卡)将所能捕捉到的图像通过数据线传输到电脑的数据采集卡中，之后由软件在电脑显示器上成像，由操作员用鼠标在电脑上进行快速的测量。以上的工序基本在几万分之一秒完成，所以可以把他看作是实时检测设备，或者狭隘一点可以称为动态测量设备。如果配置合乎要求，设备绝对不会产生图像滞后现象。因工件大小而议，工作台可以选择不同行程。光源亮度可调，可以在各种光线条件下选择最合适的光源亮度。

三坐标测量机是测量和获得尺寸数据的最有效的方法之一，因为它可以代替多种表面测量工具及昂贵的组合量规，并把复杂的测量任务所需时间从小时减到分钟。三坐标测量机的功能是快速准确地评价尺寸数据，为操作者提供关于生产过程状况的有用信息，这与所有的手动测量设备有很大的区别。将被测物体置于三坐标测量空间，可获得被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经计算求出被测物体的几何尺寸，形状和位置。

二次元和三坐标在实际的工业生产中，可以广泛的应用于各个领域的精密检测和工件测量，如机械、电子、模具、注塑、五金、橡胶、低压电器、磁性材料、精密五金、精密冲压、接插件、连接器、端子、手机、家电、计算机(电脑)、液晶电视(LED)、印刷电路板(线路板、PCB)、汽车、医疗器械、钟表、仪器仪表等工件的精密检测。消息来源于中国电气之家(25dq)。

第三篇：浅谈建筑材料检测技术及应用

浅谈建筑材料检测技术及应用

甘肃铜城工程建设有限公司常军

摘 要：随着我国建设经济的快速发展，基础设施建设得到了快速发展，建筑工程试验检测技术也得到了重视和发展，对保证建设工程质量起到了重要的保障作用。文章就建筑材料常用的几种试验检测技术，结合多年的建筑检测实践经验，概述质量检测的重点，提出了建筑工程材料质量检测的相应措施及建议。

【关键词】 建筑材料；质量；检测技术；措施

浅谈建筑材料检测技术及应用

1、检测试验项目的确定

由于建筑施工中使用的建筑材料品种多，对于进场材料质量检测，其试验项目要严格遵循国家、行业及当地建设主管部门(或所属有关部门)的规范、规定，并服从《省建筑工程竣工技术档案编制办法》。例如配制混凝土用的水泥，需按批检验其安定性、强度、凝结时间和细度；混凝土用粗骨料按常规进行颗粒级配、密度、含泥量及泥块含量、针片状颗粒含量等检验项目，如：若用于≥C35的混凝土须做压碎指标，新采用的质地疏松的骨料还应做坚固性试验，活性骨料做活性试验等。对于合成高分子防水材料，按GBl8173.1-2012《高分子防水材料——第一部分片材》，应按批检验其物理性能，例如拉伸强度、断裂延伸率、不透水性和低温弯折性能。总之，材料检测试验项目的确定应以确保工程质量为前提，只检验其原始合格证明而不按规定抽样试验，或虽抽样试验但检测项目不全，都是不符合要求的。而怎样规范的取样就要依据相关标准、规范进行。

1.1 规范化取样

材料性能的检测报告是从样品中检测得到，检测报告得出的数据是否准确就在于样品的取用是否规范。因此，要科学、规范的取样，以保证相关检测人员能准确地检测出材料的性能，并做出正确科学的检测报告。例如：JGJ107-2016中机械连接接头取样规定检验批接头数量少于200根时，可以取两个接头做强度检测。

[1]1.2 代表性取样

取样是进行检测的关键环节，取样量过少或取样部位、取样方法的偏差，都会造成检测的误差，从而影响整个材料的质量检测。因此，取样的过程中还要取用有代表性的样品，这就需要从数量、取样方法等方面严格按照相关规定进行取样。一般情况都是从同一批材料中的不同部位进行抽取一定数量的样品（钢材、防水卷材必须从规定部位抽取）。然而，在真正的实践检测过程中，都存在着抽取的样品没有代表性或取样数量没达到标准，取样方法不符合规范等不良现象，故抽样关一定要加强。例如：GB175中规定：袋装水泥要从该批不少于20袋水泥中任取等量样品，总质量至少12kg。在实际工作中，多次遇到送检人员一次性提取半袋或整袋水泥作为品，经检测水泥强度值不符合标准要求的情况，后经现场按标准要求取样后复试，试验结果则完全符合国家标准；又如送检钢筋焊接试件时，有的是用工地的废钢筋头作为模拟试件或者取样方法不正确。

2、几种常用建筑工程材料的取样方法

2.1 水泥

1）水泥进场验收：水泥进场时应对其品种、级别、包装或散装仓号、出厂日期等进行检查，并应对其强度、安定性及其它必要的性能指标进行复验，其质量必须符合现行国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175等的规定。

2）当在使用中对水泥质量有怀疑或水泥出厂日期超过3个月（快硬硅酸盐水泥超过1个月）时，应进行复验，并按复验结果使用。钢筋砼结构中严禁使用含氯化物的水泥。

3）检查数量及验收方法：按同一厂家、同一等级、同一品种、同一批号且连续进场的水泥，袋装不超过200t 为一批，散装不超过500t 为一批，每批抽样不少于一次。检查产品合格证、出厂检验报告和进场复验报告。

4）取样方法：水泥试样必须在同一批号不同部位处等量采集，取样试点至少在20 点以上，经混合均匀用防潮容器包装，重量不少于12kg。（备注：委托单位填写检验委托单时应逐项填写以下内容：水泥生产厂名、商标、水泥品种、强度等级、出厂编号或出厂日期、工程名称，全套物理检验项目等。）

2.2 钢筋

1）钢筋进场时的验收：钢筋进场时，应按照现行国家标准《钢筋砼用热轧带肋钢筋》GB1499 等的规定抽取试件作力学性能检验，其质量必须符合有关标准规定。

2）验收方法：检查产品合格证、出厂检验报告和进场复验报告。

3）取样方法：按照同一批量、同一规格、同一炉号、同一出厂日期、同一交货状态的钢筋，每批重量不大于60t 为一检验批，进行现场见证取样；当不足60t 也为一个检验批，进行现场见证取样。试样分为抗拉试件两根，冷弯试件两根。实验室进行检验时，每一检验批至少应检验一个拉伸试件，一个弯曲试件。

4）试件长度：冷拉试件长度一般≥500mm（500 ～ 650mm），冷弯试件长度一般≥250mm（250 ～ 350mm）。（备注：取样时，从任一钢筋端头，截取500 ～ 1000mm 的钢筋，再进行取样。）

5）冷拉钢筋：应进行分批验收，每批重量不大于20t 的同等级、同直径的冷拉钢筋为一个检验批。

6）取样数量：两个拉伸试件、两个弯曲试件。

2.3混凝土试件取样

根据GB50204-2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》7.3.1条[26]:结构混凝土的强度等级必须满足设计要求。用于检查结构构件混凝土强度的标准养护试件，应在混凝土的浇筑地点随即抽取。试件取样和留置应符合下列规定：

① 每拌制100盘但不超过100m³的同一配比的混凝土，取样次数不得少于一次。

② 每工作班拌制的同一配比的混凝土不足100盘时，其取样次数不得少于一次。

③每次连续浇筑超过1000m³时，同一配合比的混凝土每200m³取样不得少于1次;④ 每一楼层、同一配合比混凝土，取样不得少于一次;⑤每次取样应至少留置一组试件。

2.4墙砌体材料

根据砖和砌块的生产方式、主要原料以及外形特征，砖和砌块可分为蒸压灰砂砖、烧结多孔砖等。

1）蒸压灰砂砖：每10 万块为一批，不足10 万块也为一批，但不得少于2 万块。强度检验的样品，从尺寸偏差、外观合格的样品中按随机抽样法抽取3 组共15 块（每组5 块）。其中2 组进行抗压强度和抗折强度检验，一组备用。

2）烧结多孔砖：每5 万块为一批，不足该数量时仍按一批。强度检验的样品，从尺寸偏差和外观质量检查合格中按随机抽样法抽取，共15 块。抗压强度、抗折荷重检验各5 块，备用5 块。

3、检测时环境温度与湿度的控制

温度和湿度对一些建筑材料的性能有很大的影响，故在标准中对材料养护、测试时的环境条件有明确的规定，必须严格遵守。如GB／T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》规定，试体成型时的环境温度应稳定保持在20℃±2℃，相对湿度应>50％；试体拆模前的养护温度为20℃±1℃，相对湿度应>90％；试体在水中养护的温度控制在20℃±1℃。又如弹性体改性沥青防水卷材(SBS)等防水材料，其性能对环境温度较为敏感，进行拉伸试验时要求室温控制在23℃±2℃。

4、检测中试验机加荷速度的控制

4.1 常用万能试验机加荷速度

在常温试验情况下，如果在测试材料力学性能时加荷速度较快，试件的变形将滞后于加在其上的荷载，测出的强度值就会高于材料固有的强度。例如：在测试钢筋的屈服点时如果加荷速度较快，屈服点值会有所提高；测定水泥、混凝土、砖等试件的抗折、抗压时，加荷速度的快慢对测定结果都有影响。因此，应严格按照材料的相关标准和操作规程操作试验机，加荷要连续均匀，当试件开始迅速变形接近破坏时，停止调整试验机油门，直至测出试件最大的荷载值。在进行钢筋拉伸试验时，当拉伸到出现颈缩时可逐渐减小油门，使颈缩现象缓慢发展直至试件断裂，以减轻试验机的振动和响声。一般情况下，标准中的加荷速度是以应力(N／mm2、kN／mm2等)为单位的，为了更加直观方便，也可以折算为试验机度盘上的格数。如在采用2000kN的压力机进行混凝土试件的抗压试验时，试验机共有3个量程：铊A的量程为0-500kN，lkN／格；铊A+B的量程为0-1000kN，2kN／格：铊A+B+C的量程为O-2000kN，4kN／格，加荷速度见表1。

4.2试验中减少数据误差的措施

在试验过程中，虽然严格按标准的规定进行，但由于试验操作者的熟练程度、材料的匀质性、设备仪器、环境条件等因素的影响，总会使试验结果出现误差，若该误差不超出标准规定的范围是允许的。试验通常有3种误差，第1种误差：是同一组试件之间的误差，若该误差超出范围，试验应重做。例如：混凝土试件的抗压、抗折强度值中，有两个测定值与中间值的差值均超过中间值的15％，则该组试验无效；第2种误差：是同一个样品分成2个或3个试样，用相同的方法在同一仪器上分别试验，所得出的结果之间的误差，称为平行试验误差。例如：砂的筛分析，两次试验求得的细度模数之差≯0．20，表现密度两次试验之差≯20kg／m3等；第3种误差：是用同一材料、同一样品在不同试验设备上所获得的试验结果的误差，称为再现性误差或对比试验误差。一般是将水泥、钢材等较匀质材料的样品等分为两份，一份交当地权威性的测试中心，另一份本单位留存，分析比较

[2]两个测试单位的试验结果，如果相对误差较大，应找出原因并采取措施加以改进。根据需要，这种试验每年可进行1-2次，以提高试验室检测能力整体水平，确保试验室计量、质量体系平稳，有效运行。

应该指出的是：有个别的试验室在进行钢筋拉伸试验时，只拉伸到试件出现颈缩而不拉断裂是不正确的，这种情况不属于试验误差。

钢筋不拉断，其测得的伸长率要比规定的试件断后的伸长率低，这是与标准规定相违背的。对于钢筋焊接件，由于不测定伸长率，可在试件出现颈缩现象后停机。

5、检测数据的有效修约取舍

为了保证试验结果的准确性，标准对一些材料的试验结果有取舍的要求。例如：水泥胶砂强度抗折试验，当3个强度值中有超出平均值±10％的时需剔除该数值，计算平均值；混凝土和砂浆的抗压试件强度平均值的计算等，也都有各自的数据取舍方法。计算后的数据按GB／T8107-2008《数值修约规则和极限数值的表示和判定》规定进行，并按标准规定保留相应的位数，其尾数要按“四舍六入五单双法”处理。例如GB／T228.1-2010《金属材料室温拉伸试验方法》规定，钢材(包括钢筋)的性能试验结果，应按照相关产品标准的要求进行修约。如果未规定具体要求的，强度值~<200N／mm2时，修约间隔1N／mm2；强度值在200-1000N／mm2时，修约间隔5N／mm2；强度值>1000N／mm2时，修约间隔ION／mm2。修约间隔为5N／mm2时，其简易方法是：要修约的尾数位数值≤2.5的修约为0；尾数位数值在2.5~7.5时，修约为5；尾数位≥7.5时修约为10。例如某钢筋试验后计算的6=487.8MPa，修约后6=490MPa。又如：砂的表观密度测定，根据GB／T14684-2011《建筑用砂》中表观密度、堆积密度、空隙率的规定，需做两次试验，每次试验后计算得到的表观密度属中间过程，不应对每次试验后计算得到的表观密度值修约成尾数为0，只需对两次结果的平均值的尾数修约为0即可，否则会增大数值传递过程中的误差，影响试验结果。有时试验结果还会出现比预期的值过高或过低、同一组试件数据相差悬殊、同一试件各项性能指标相互矛盾等异常现象，这需要认真对待，查明原因，并及时复试和复验。

6、就提高建筑材料质量检测技术的建议

6.1 把好建筑材料三证关

在用于建筑工程所需的材料、设备等必须要符合国家技术标准或设计要求，应有相应的中文质量合格证明文件、规格、型号及性能检测报告。这些材料、设备在进场验收时，一定要经过监理工程师的严格审查。实行生产许可证和安全认证的制度产品，要有许可证编号和安全认证标志，在选购这样的产品前需对产品的生产许可证及安全认证标志原件进行检查，防止伪造产品。

6.2 做好强制性检测

根据相关设计要求和规范要求进行项目检测，以保证建筑结构的安全，必须根除工程中的质量通病，防止伪劣材料进入工地。对建筑工程中的一些项目进行强制性检测，例如：对钢筋数量的检测，对混凝土试块检测，对水泥质量检测，对成品、半成品检测，对有机污

[4]

[3]染物含量检测等，并严格按照标准和相关程序进行。

6.3搭建现代化专业检测资源平台

专业人才是我国检测行业中最为匮乏的。目前我国从事建筑工程检测行业的检测人员素质普遍偏低，因此，一方面从事建筑工程质量检测的人员一定要提高和加强自身的检测水平，另一方面国家要提高检测行业从业人员的门槛，建立专门培训质量检测的培训机构，提高从业人员的素质。

7、结语

建筑材料检测是确保工程使用材料质量和确保工程质量的重要环节。作为检测试验的专业技术人员，严格遵守国家相关法律、法规、标准，用负责任的态度完成每项检测任务，同时加强自身建设，不断学习新规范，新技术，提高检测技术水平，注重检测试验的每个细节，总结经验教训，保证检测数据的准确性、科学性。

参考文献：

[1]李学智，《房屋建筑工程见证取样和送检指南》 [2]费业泰，《误差理论与数据处理》(第六版)[3]陈玉忠、于振凡、冯士雍，《数值修约规则和极限数值的表示和判定》GB／T8107-2008 [4]GB175-2007《通用硅酸盐水泥》

GB1499.1-2008《钢筋混凝土用钢 第1部分:热轧光圆钢筋》 GB1499.2-2007《钢筋混凝土用钢 第2部分:热轧带肋钢筋》 JGJ52-2006《普通混凝土用砂、石质量标准及检验方法》 GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》

表1

第四篇：轧辊检测原理及应用

第六章 轧辊检测

无损探伤发展至今，已被轧辊制造者和轧钢厂用来评判轧辊材料的质量。作为轧辊维护的一个常规项目，无损检测的目的是发现最早期的轧辊问题，并防止未采取改进措施的轧辊再次上机使用。轧钢厂常用的方法是涡流、表面波、渗透、酸侵、磁粉、和硬度检测。最快速、准确、可靠的检测技术是涡流和超声波检测。它们同时使用时，所有对轧辊及轧制产品不利的表面情况都能100%的准确检出（表1）。渗透、酸侵具有花费不多的优点，然而它们耗时长，不是100%的可靠。因此它们应与涡流和超声波配合使用。

表1 检测方法

超声波

有效

径向深度（1）热损伤/软点 表面微裂纹 ＜0.006″ 表面微裂纹 ＞0.006″ 次表层缺陷 残余磁性 加工硬化

涡流

表面（2）双晶斜探头

0-0.003″

▲

▲

▲ ▲

0-0.050″

▲ ▲

0-6″

▲

直探头

0.5″-

▲

（1）设备参数的功能（频率、晶体类型、探头形状）

87（2）圆周方向（要求扫描3次）轴向（要求扫描2次）

一、涡流探伤

涡流探伤是轧辊磨削之后，确定缺陷位置如软化区（热损伤）、宏观裂纹和磁化的一种方法。磨床上，一个双线差分探头放置在辊身一端，靠近辊面处，随着轧辊以设定的速度转动，探头慢慢移动跨过整个辊身长度。探头移动速度和轧辊转速的同步性是设定好的，以确保辊面的每一点都通过探头。随着探头在辊身移动，在交流电流的作用下线圈间的辊面上产生涡流。线圈间电流的导电性和路径长度的瞬间变化都能被检测出来，并显示在两个独立的频道。一个称为压伤/热损伤频道，一个称为裂纹/剥落频道。涡流探伤的特殊步骤取决于使用的涡流设备，由设备生产者提供。导电率的变化可在压伤/热损伤频道上检出。它是辊面相邻点间的硬度和显微组织变化的结果。磁化区内所有相邻点间也会引起导电率的连续变化。高斯通量可用来证实剩余磁性的存在。（大于30Gauss）。能引起辊面上导电性反复变化的一般条件包括（但不限于此）局部超温、局部工作硬化、表面粗化和外来夹杂物嵌入辊面。这些情况在压伤/热损伤频道表现为超过噪音水平的单独的波峰或超过噪音水平的大面积的草状波峰（图2）。

在裂纹/剥落频道可检出路径长度的变化，这个变化是表面裂纹引起的。当探头通过一个裂纹上方，感应电流必定沿裂纹壁向下流动并到达裂纹的另一侧形成环路。路径长度的不同以一个独特的脉冲峰显示在裂纹/剥落频道（图2）涡流探伤不能检出小于0.006”宽的裂纹。宽度大于0.006”的裂纹只有一半的准确率。为了所有表面裂纹能准确检出，应使用超声波探伤。

图1 磨削操作完成后，进行涡流探伤。

图2 涡流探伤记录表

大箭头指头指示辊面上的典型的热损伤。小箭头指头指示压伤/热损伤频道的多余噪音。中箭头指头指示裂纹/剥落频道上显示的裂纹。

二、表面波探伤

表面波超生波探伤使用一个固定在直角楔形块上传感器，十分准确地检出表面裂纹。表面波发射圆周方向的高频声波，检查反射或吸收的声波情况。轧辊内部所有界面都会一定程度的反射或散射声波，包括裂纹、夹杂、晶界和其它不连续因素。金属—空气界面（裂纹）反射大部分声波，而金属—固体界面（夹杂）反射小部分声波。被反射的声波随后返回到传感器的测试屏幕上，显示一个波峰。以下是进行表面波超声波检测的一个基本过程：

1.0应用以底面回波为基础的接触法超声波技术（参看ASTMA388）1.1超声波设备

1用脉冲型超声波仪器产生和显示超声波信号。

2使用压电晶片材料的探头，用来发射和接收超声波信号。1.1.3一根带有配套接头的同轴电缆连接超声波设备和探头。

1.1.4使用偶合剂以便在锻钢辊上有效地发射、接收超声波信号。一般为油、甘油或水。1.2.超声波检测 1.2.1周向表面检测

该检测的目的是检查轴向表面和浅次表层缺陷。1.2.2轴向表面检测

该检测的目的是检查横截面表面和浅次表层缺陷。

1.3周向表面检测 1.3.1探头

使用2.25MHz，0.5″×1.0″的有机玻璃的直角楔形探头发射超声波。

1.3.2准备轧辊

把轧辊放在支架上，避免支架与辊身接触。如果必要用溶剂请洗并用布擦干。

1.3.3施加偶合剂

在辊身上部，沿辊身全长涂刷一条薄而透明的偶合剂带。1.3.4设置、显示和灵敏度

在一个没有相关缺陷的区域进行设置。设置市时基线表示一个大于辊身周长1/2的距离，时基线上的始波在屏幕的最左边。把探头放在偶合剂上并获得一个圆周方向的底波反射。调整增益（dB）使底波波高达100%fs，调整时基线把底波置于屏幕的最左边。（图1）。

1.3.5接触检测—辊身圆周方向第一个180°。

将探头放在辊身一端并把表面波对准圆周方向，沿偶合剂以小于8″/s移动探头，同时保持显示器屏幕100%的底波反射。确定和标记缺陷位置做好记录。1.3.6接触检测—辊身圆周方向第二个180°。

反转探头圆周方向位置重复1.3.5操作（图2）。1.4.7接触检测—端头区

擦去辊身的偶合剂，重新在辊身端面涂刷偶合剂，重复1.3.5和1.3.6的操作。

1.4 轴向表面检测——辊身 1.5.1探头

同1.3.1。1.4.2准备轧辊

同1.3.2。1.4.3施用偶合剂

在辊身驱动端环绕圆周（360°）涂刷一个薄的偶合剂带。注意如果轧辊的旋转机械不能使用应涂刷圆周的1/2（180°），改变轧辊位置并重复。1.4.4设置、显示和灵敏度

除设置的时基线表示一个大于辊身长度的距离外，其余同1.3.4。把探头放在偶合剂上获得一个长轴方向的底波（图1）。1.4.5接触检测—驱动端

将探头放在辊身驱动端并把表面波对准长轴方向，沿偶合剂以小于8″/s移动探头，同时保持显示器屏幕100%的底波反射。屏幕显示任何大于10%波高的缺陷。确定和标记缺陷位置，做好记录。1.4.6接触检测—操作端

擦去辊身的偶合剂，重复步骤1.4.3、1.4.4和1.4.5。

时基线

图 超声波探伤的显示屏幕

图2

周向表面检测

三、渗透探伤

渗透探伤可以随时进行（磨削后最常用）。它被用来显示轧辊表面裂纹，红色染料的渗透剂被用在轧辊表面。染料在表面张力的作用下，进入裂纹内表面，一段时间后，用清洁的干布擦干轧辊。在表面张力的反向作用下，染料从裂纹中反渗出来。显影剂喷洒到辊面裂纹就显现为白背景下的红线。深透探伤也可用荧光染料来做。这时荧光紫外线代替显影剂显示裂纹。渗透探伤对显示大而宽的裂纹是准确的。然而，如果裂纹太窄，渗透剂不能进入裂纹，显影剂就不能显示裂纹。一般地，最好在涡流探伤和超声波探伤确定表面缺陷方位后，只在有缺陷的区域内进行而不是整个辊身，进行此试验。

下面是使用红色深透剂方法，进行渗透探伤的简要过程：

·用超声波和涡流技术识别缺陷区域，近似的1/4圆周范围内。标注这个区域以便后续工作。

·用抹布擦去这1/4圆周上的过多油脂、灰尘等。

·拿一块抹布，向上面喷洒清洁剂（多喷一些）用这块湿布再擦一次，不要直接向轧辊喷清洁剂，这样会降低结果等级。

·手执容器距辊面大约8”远，向检测区域喷渗透剂（图1）。反复大量喷洒是有益的，但太多则会浪费。

·让渗透剂渗进轧辊至少10分钟（长一些更好）。

·用清洁的干布擦净轧辊下面多余的着色剂，定期更换清洁的抹布。以免弄脏染料。

·看到检测面见干后，向另一块抹布喷清洁剂。用湿布擦去剩余的红色染料。向上述一样定期更换抹布。

·手执容器距辊面大约8—10”远，向检测面喷显影剂，从一侧向另一侧均匀移动，使显影剂均匀。

·随着显影剂开始干燥，红线将显现，显示任何存在的宏观裂纹（图4）。如果没有线出现，那么检测区域就没有宏观裂纹存在。

·估算裂纹尺寸大小，确定恰当的补救方法（磨削、、车削、手工打磨，等）。

图1

在辊身可疑区使用深透剂

图2

几分钟后擦去深透剂

图3 在辊身可疑区使用显影剂

图4 渗透探伤发现宏观裂纹。红线指示裂纹位置。

四、酸侵检测

酸侵检测可以随时进行（最常见的是在磨削加工后）。被用来显示轧辊表面裂纹和硬度变化等情况。当酸作用在辊面较软的区域将“烧伤”或“变黑”。相对较硬的区域侵蚀速度较快并留下不同的酸侵外观。酸侵也能检测裂纹。酸侵蚀时，侵蚀剂在表面张力的作用下进入裂纹，当表面酸液被擦净后，裂纹中的剩余酸液渗出，烧伤周围区域，裂纹便被显现出来。酸侵检测在先是热损伤、宽而大裂纹方面是准确的。然而，如果裂纹太窄，酸液不能进入裂纹，裂纹也就不能显现出来。一般地，最好在涡流探伤和超声波探伤确定表面缺陷方位后，只在有缺陷的区域内进行而不是整个辊身，进行此试验。下面是酸侵检测的简要过程：

·打磨、清洗、吹干要做酸侵的辊面，确保辊面无任何镀层（铬）和任何轧制表面的氧化层。

·用棉球蘸20%Nital侵蚀剂擦拭酸侵面至少1.5分钟（图1）。不要让酸侵面变干。

·用甲酸充分冲洗侵蚀剂，与此同时用另一块棉球擦净酸侵面上的沉淀物。·用压缩空气吹干酸侵面。

·软或硬的区域显示不同的明暗程度。在酸侵面上和周围金属间软区显得较黑，硬区显得较亮。

图1 用20%Nital侵蚀辊身的一个区域。

图2 用脱脂棉、甲醇擦拭酸侵面。

图3 用不含水分的压缩空气吹干酸侵面。

图4 经酸侵发现一个软点（热损伤）在酸侵表面热损伤表现为较黑的区。

五、磁粉探伤

磁粉探伤可以在任何时间进行。主要用来检测辊颈上的裂纹。辊颈部分的裂纹一般是圆周方向、位于圆弧处。这里所讨论的磁粉探伤不能用在辊身表面。因为所使用的磁场强度能使表面磁化，影响轧制产品的质量。这个检测通过在备检面的中部激发轴向的两磁极间的磁场来进行。细微的磁粉轻轻的吹过两磁极间的辊面，两磁极间的任何界面都起作用，改变磁场形状吸引细的磁粉显示裂纹。磁粉

探伤在显示大而宽的裂纹方面是准确的。然而，如果裂纹太窄，只有很少的磁粉被吸进界面，裂纹则显示不出来。下面是磁粉探伤检测的简要过程：

·用溶剂擦去油、灰尘等，清洁辊颈要做检测的部位。·把电磁轭的两个极沿长轴方向放置在辊颈要检测的部位上。·启动电磁轭产生覆盖被检部位的磁场。

·当磁轭带电时，一手拿容器罐小心均匀地挤压球形罐，向轭下施加磁粉。·绕被检面圆周方向移动磁轭并继续施加磁粉。·当磁粉吸附于界面时，裂纹就显示成磁粉细线。

图1 轧辊肩部圆弧处进行磁粉探伤

六、硬度检测

硬度检测应在磨削前后进行。它用来决定轧辊的整体硬度。也验证局部硬度的差异（热损伤、加工硬化等）。硬度检测的一般方法包括压痕（洛氏、维氏）和弹跳（里氏、肖氏）—参看图1-8。轧钢厂一般不使用洛氏硬度，原因是为了

保证检测精确，需要特殊的表面并且准备时间长。里氏和肖氏是最常用的硬度检测方法。弹跳检测通过坠落一个小冲击装置或冲头到辊面，测量弹跳的高度（肖氏）或速度（里氏）检测可以在任何洁净的表面上进行。并可反复多次以获得被检面上的平均硬度。

图1 在辊身上进行洛氏硬度检测

图2

在辊身上进行维氏硬度检测

图3 里氏硬度计（HLD和HLE两种冲头）

图4 肖氏HSD硬度计

图6 在辊身上进行肖氏HSD硬度检测

图7

肖氏HSC硬度计

图8

在辊身上进行肖氏HSC硬度检测

第五篇：超声波检测技术及应用

超声波检测技术及应用

刘赣

（青岛滨海学院，山东省青岛市经济开发区266000）

摘 要：无损检测(nondestructive test)简称 NDT。无损检测就是不破坏和不损伤受检物体，对它的性能、质量、有无内部缺陷进行检测的一种技术。本文主要讲的是超声波检测（UT）的工作原理以及在现在工业中的应用和发展。

关键词：超声波检测；纵波；工业应用；无损检测

1.超声波检测介绍 1.1超声波的发展史

声学作为物理学的一个分支, 是研究声波的发生、传播、接收和效应的一门科学。在1940 年以前只有单晶压电材料, 使得超声波未能得到广泛应用。20 世纪70 年代, 人们又研制出了PLZT 透明压电陶瓷, 压电材料的发展大大地促进了超声波领域的发展。声波的全部频率为10-4Hz～1014Hz, 通常把频率为2×104Hz～2×109Hz 的声波称为超声波。超声波作为声波的一部分, 遵循声波传播的基本定律, 1.2超声波的性质

1）超声波在液体介质中传播时，达到一定程度的声功率就可在液体中的物体界面上产生强烈的冲击（基于“空化现象”）。从而引出了“功率超声应用技术“例如“超声波清洗”、“超声波钻孔”、“超声波去毛刺”（统称“超声波加工”）等。

2）超声波具有良好的指向性

3）超声波只能在弹性介质中传播，不能再真空中传播。一般检测中通常把空气介质作为真空处理，所以认为超声波也不能通过空气进行传播。4）超声波可以在异质界面透射、反射、折射和波型转化。5）超声波具有可穿透物质和在物质中衰减的特性。

6）利用强功率超声波的振动作用，还可用于例如塑料等材料的“超声波焊接”。1.2超声波的产生与接收

超声波的产生和接收是利用超声波探头中压电晶体片的压电效应来说实现的。由超声波探伤仪产生的电振荡，以高频电压形式加载于探头中压电晶体片的两面电极上时，由于逆压电效应的结果，压电晶体片会在厚度方向上产生持续的伸缩变形，形成了机械振动。弱压电晶体片与焊件表面有良好的耦合时，机械振动就以超声波形式传播进入被检工件，这就是超声波的产生。反之，当压电晶体片收到超声波作用而发生伸缩变形时，正压电效应的结果会使压电晶体片两面产生不同极性的电荷，形成超声频率的高频电压，以回波电信号的形势经探伤仪显示，这就是超声波的接收。1.3超声波无损检测的原理

超声波探伤仪的种类繁多，但在实际的探伤过程，脉冲反射式超声波探伤仪应用的最为广泛。一般在均匀的材料中，缺陷的存在将造成材料的不连续，这种不连续往往又造成声阻抗的不一致，由反射定理我们知道，超声波在两种不同声阻抗的介质的交界面上将会发生反射，反射回来的能量的大小与交界面两边介质声阻抗的差异和交界面的取向、大小有关。脉冲反射式超声波探伤仪就是根据这个原理设计的。

目前便携式的脉冲反射式超声波探伤仪大部分是A扫描方式的，所谓A扫描显示方式即显示器的横坐标是超声波在被检测材料中的传播时间或者传播距离，纵坐标是超声波反射波的幅值。譬如，在一个钢工件中存在一个缺陷，由于这个缺陷的存在，造成了缺陷和钢材料之间形成了一个不同介质之间的交界面，交界面之间的声阻抗不同，当发射的超声波遇到这个界面之后，就会发生反射，反射回来的能量又被探头接受到，在显示屏幕中横坐标的一定的位置就会显示出来一个反射波的波形，横坐标的这个位置就是缺陷在被检测材料中的深度。这个反射波的高度和形状因不同的缺陷而不同，反映了缺陷的性质。1.4超声波无损检测的优缺点 优点：

1）探伤速度快，效率高

2）设备简单轻巧，机动性强，野外及高空作业方便，实用

3）探测结果不受焊接接头形式的影响，除对焊接缝外，还能检查T形接头及所有角焊缝。

4）对焊缝内危险性缺陷（包括裂缝、未焊透、未熔合）检测灵敏度高 5）易耗品极少，检查成本低 缺点：

1）若工件表面粗糙，需磨平，人工多

2）探测结果判定困难，操作人员需经专门培训并经考核几个 3）缺陷定型及定量困难

4）探测结果的正确评定收人为思想束缚的影响较大 5）探测结果不能直接记录存档

6）对于形状复杂、表面粗糙、内部存在粗晶组织与奥氏体焊缝，探伤困难

2.超声波检测的应用 2.1陶瓷的无损检测 2.1.1陶瓷气孔率的检测

陶瓷的强度、弹性模量、密度等直接和气孔率有关, 有些构件的气孔率决定了它能否使用。陶瓷中超声波的传递速度v和气孔率（或密度）之间也存在某种关系, 可以通过实测得到v, 再利用式（1）、式（2）求出陶瓷的气孔率: vv0(1p)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（1）v0E0(1v)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（2）

0(1v)(12v)式中:

v0——陶瓷的气孔率为零时的理论声速;p——陶瓷的气孔率;E0——陶瓷的弹性模量;0 ——陶瓷的密度。

将气孔简化为随机取向的椭球, 均匀分布在各向同性的基体中, 用复合微观力学模型计算声速并和实测值进行比较, 由式（1）计算得到气孔率。

当陶瓷材料的理论密度已知时, 气孔率可由体密度计算而来。体密度的测量方法很多, 常用的有阿基米德法。陶瓷的内部缺陷也可以采用水浸探伤法来检测, 以水浸纵波垂直探伤法检测缺陷时, 波束路程可以直接读出。要检出微小缺陷时, 可以改用较低频率的探头。2.1.2陶瓷表面缺陷检测

对于陶瓷而言, 同一形状和尺寸的表面缺陷比内部缺陷更容易引起破坏, 因此表面缺陷的检测特别重要。通常用水浸表面波法检测陶瓷的表面缺陷, 其原理见图1。将超声波(纵波)倾斜入射到浸入水中的被检物表面, 当入射角c大于第二临界角n时, 折射声波全部沿着工件表面传播, 形成表面波, 表示为: carcsin(Cl1/Cr2)n⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（3）式中:

Cl1——水中的纵波声速;Cr2——工件水浸表面波声速。

图1 水浸表面波法原理

表面波波长比横波波长短, 衰减也大于横波。同时, 它仅沿表面传播, 遇到尖锐转角或棱角时将有强烈反射回波, 曲率越大反射越强。水浸表面波在试块表面传播时, 能量可泄漏到水中, 故仅仅传播数毫米后, 水浸表面波的反射波高度就显著降低。鉴于反射波传递距离较小的振幅特性, 应尽可能使探头靠近缺陷处。

2.2钻孔灌注桩的无损检测 2.2.1检测原理

采用超声脉冲检测混凝土缺陷的基本依据是，利用脉冲波在技术条件相同（指混凝土的原材料、配合比、龄期和测试距离一致）的混凝土中传播的时间（或速度）、接收波的振幅和频率等声学参数的相对变化来判定混凝土的缺陷。

超声脉冲波在混凝土中传播速度的快慢，与混凝土的密实度有直接关系，对于原材料、配合比、龄期及测试距离一定的混凝土来说，声速高则混凝土密实，相反则混凝土不密实。当有空洞或裂缝存在时，便破坏了混凝土的整体性，超声脉冲波只能绕过空洞或裂缝传播到接收换能器，因此传播的路程增大，测得的声时必然偏长或声速降低。另外，由于空气的声阻抗率远小于混凝土的声阻抗率，脉冲波在混凝土中传播时，遇到蜂窝、空洞或裂缝等缺陷，便在缺陷界面发生反射和散射，声能被衰减，其中频率较高的成分衰减更快，因此接收信号的波幅明显降低，频率明显减小或频率谱中高频成分明显减少。再者经过缺陷反射或绕过缺陷传播的脉冲波信号与直达波信号之间存在声程和相位差，叠加后互相干扰，致使接收信号的波形发生畸变。

根据上述原理，可以利用混凝土声学参数测量值和相对变化综合分析，判别其缺陷的位置和范围，或估算缺陷的尺寸。2.2.2适用范围

基桩超声波检测法是一种检测混凝土灌注桩完整性的有效手段，它是利用声波的透射原理对桩身混凝土介质状况进行检测，因此仅适用于在灌注成型过程中已经埋了两根或两根以上声测管的基桩。

在桩身预埋一定数量的声测管，通过水的耦合，超声波从一根声测管中发射，在另一根声测管中接收，可以测出被测混凝土介质的声学参数。由于超声波在混凝土中遇到缺陷时会产生绕射、反射和折射，因而到达接收换能器的声时、波幅及主频发生改变。超声波法就是利用这些声波特征参数来判别桩身的完整性。

对跨孔透射法，当桩径较小时，声测管间距也较小，其测试误差相对较大，同时预埋声测管可能引起附加的灌注桩施工质量问题。因此，超声波检测方法适用于检测直径不小于 800mm 的混凝土灌注桩的完整性。

3.超声波检测的发展前景

无损检测与评价技术在我国日常产品质量检验和大量在用工业和民用设备的检验中发挥了十分重要的作用。从统计结果看，我国拥有近17万无损检测人员和2000多家无损检测机构，2007年无损检测仪器的销售额达10亿元人民币左右，大专院校每年培养近千名无损检测专业的大专、本科和研究生。我国不仅对常规无损检测设备、器材和服务有着巨大的需求，而且对先进的无损检测仪器、技术和服务也有大量的需求。我国已成为一个无损检测仪器、技术和服务的巨大市场。我国的无损检测工作者已经在许多技术和领域进行了大量的研究、开发和成功的应用。