鋼絲繩定量無損檢測現(xiàn)狀

1、鋼絲繩定量無損檢測現(xiàn)狀曹印妮,張東來 1 , 徐殿國(哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程及自動(dòng)化學(xué)院,哈爾濱 150001摘要 :鋼絲繩無損檢測的目的是保證鋼絲繩的安全運(yùn)行, 并在安全運(yùn)行的前提下盡量減少因過早報(bào)廢 而產(chǎn)生的浪費(fèi)。 對(duì)目前主流的鋼絲繩無損檢測方法的檢測原理及特點(diǎn)進(jìn)行分析比較, 給出各種方法的研究 現(xiàn)狀和實(shí)踐效果, 包括 20世紀(jì) 90年代以后提出的新檢測方法, 如磁致伸縮法和聲發(fā)射一超聲法。最后討論 目前鋼絲繩定量無損檢測面臨的問題。關(guān)鍵詞 :鋼絲繩;定量檢測;傳感器;電磁檢測;聲發(fā)射一超聲檢測中圖分類號(hào):TGll5. 28 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1000-6656(200502-00

2、91-05The State-of. Art of Quantitative Nondestructive Testing of Wire Ropes CAO Yin-ni, ZHANG Dong-lai1XU Dianguo(School ofElectrical Engineering and Automation, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, ChinaAbstract :The aim of nondestructive testing of wire ropes is tO ensure the safe operat

3、l o n Of wire ropes and toreduce the waste coming from the premature discard of wire ropes as much as possible. Attention has been paid tothe technology in the field of wire rope manufacture and application fOr a long time. The testing principles andfeatures of the main nondestructive testing method

4、s for wire ropes are analyzed and compared。 and the researchstatus and application results of the methods are presented, including the new testing methods brought forward inrecent years such as magnetorestrictive testing and acoustic-ultrasonic testing. At last, several critical problems inquantitat

5、ive nondestructive testing of wire ropes are discussed.Keywords :Wire rope; Quantitative testing; Sensor ; Eleetromagnetic testing; Acoustic-ultrasonic testing鋼絲繩是工程中主要的承載構(gòu)件,廣泛應(yīng)用于煤炭、 冶金、 交通、 運(yùn)輸、 建筑、 旅游等國民經(jīng)濟(jì)各主 要行業(yè)和部門,其安全使用問題備受關(guān)注。長期以來人們對(duì)鋼絲繩采用人工目測和定期更換的方法來 避免事故的發(fā)生,但是人工目測法可靠性差且效率低,定期更換則造成巨大浪費(fèi),據(jù)統(tǒng)計(jì),更換下來的

6、鋼絲繩中 70%以上僅有很少甚至沒有強(qiáng)度損耗 1。因此,研制可靠檢測鋼絲繩狀態(tài)的無損探傷設(shè)備成 為當(dāng)務(wù)之急,鋼絲繩無損檢測技術(shù)也由此不斷發(fā)展。從 1906年世界出現(xiàn)第一臺(tái)鋼絲繩探傷儀到現(xiàn)在,理論上探討過的鋼絲繩無損檢測方法很多,包括超 聲波、 聲發(fā)射、 電渦流、 射線、 光學(xué)及磁檢測法等, 其中只有磁檢測法得到了實(shí)踐和推廣;其它方法或因 檢測信號(hào)易受干擾, 檢測結(jié)果難以記錄; 或因設(shè)備費(fèi)用太高, 檢測局限性太大, 均未推廣應(yīng)用。 經(jīng)過多年的探 索和實(shí)踐, 鋼絲繩無損檢測技術(shù)取得了顯著的進(jìn)步, 對(duì)應(yīng)不同工業(yè)場合的各種鋼絲繩探傷儀也相繼出現(xiàn)。 然而, 因?yàn)殇摻z繩本身結(jié)構(gòu)和使用環(huán)境的不同, 檢測時(shí)鋼

7、絲繩相對(duì)傳感器的徑向晃動(dòng)和不規(guī)則扭轉(zhuǎn), 鋼絲繩 的拉伸程度, 損傷的深度、 寬度和形態(tài), 環(huán)境溫度的變化及外界的電磁干擾等, 都會(huì)對(duì)檢測信號(hào)產(chǎn)生較大影響, 而且當(dāng)前尚無可靠的損傷評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),要對(duì)損傷作出定量分析很困難。以下對(duì)當(dāng)前主要的鋼絲繩無損檢測方 法進(jìn)行分析和比較, 并對(duì)實(shí)施鋼絲繩定量無損檢測時(shí)遇到的主要困難進(jìn)行探討。1 主要的鋼絲繩無損檢測方法及其特點(diǎn)鋼絲繩無損檢測包括兩方面內(nèi)容, 即局部損傷檢測和截面缺損測量。對(duì)這兩種損傷,傳統(tǒng)的磁檢測方 法有漏磁通法、 主磁通法和回路磁通法, 相應(yīng)的檢測元件有感應(yīng)線圈、 霍爾元件和磁通門等, 目前傳感器探頭 有向多種磁感應(yīng)元件組成的混合探頭發(fā)展的趨勢。

8、 20世紀(jì) 90年代以后提出的檢測方法包括磁致伸縮法和 聲發(fā)射一超聲法。 探傷設(shè)備的分辨力、 檢測信號(hào)的特點(diǎn)及可靠性、輔助檢測電路的結(jié)構(gòu)以及后續(xù)信號(hào)處理, 均由傳感器探頭的結(jié)構(gòu)和所用檢測元件決定,下面以傳感器的類型為依據(jù)分析當(dāng)前主要的鋼絲繩無損檢測 方法。1.1 感應(yīng)線圈檢測法感應(yīng)線圈傳感器的結(jié)構(gòu)如圖 1所示,永磁體將鋼絲繩的被測區(qū)域沿軸向磁化至飽和,鋼絲繩內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 保持恒定, 穿過鋼絲繩的磁通量與鋼絲繩的橫截面積成正比, 因而測量鋼絲繩的軸向主磁通, 可以 定量檢測鋼絲繩的截面缺損; 對(duì)于局部損傷, 斷口處會(huì)產(chǎn)生漏磁場, 通過測量鋼絲繩表面的漏磁, 可間接確定 鋼絲繩的局部損傷。感

9、應(yīng)線圈檢測法最大的缺點(diǎn)是傳感器的輸出和檢測速度有關(guān),檢測速度不均勻時(shí)傳感 器輸出信號(hào)產(chǎn)生畸變, 極低速時(shí)無輸出。 同時(shí), 速度不均勻會(huì)造成檢測信號(hào)在時(shí)間軸上的壓縮或拉伸, 不利 于后續(xù)信號(hào)處理, 因此需將時(shí)域采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換成空間域的等空間采樣信號(hào)以消除速度的影響。線圈傳感器 要求穩(wěn)定的檢測速度, 盡管目前的線圈傳感器加入了霍爾元件等消除速度因素的裝置, 并在后續(xù)信號(hào)處理 中加入了速度歸一化環(huán)節(jié), 但為了使檢測結(jié)果可靠, 仍然需要穩(wěn)定的速度。圖 1感應(yīng)線圈傳感器便地將線圈繞在鋼絲繩上后,感應(yīng)線圈傳感器法得到廣泛 的 推 廣 。 如 美 國 NDT Tech的 鋼 絲 繩 探傷 儀和感應(yīng)線圈法成本低

10、,易實(shí)現(xiàn)。 1906年出現(xiàn)的第一臺(tái)鋼絲繩探傷儀采用了交流勵(lì)磁的感應(yīng)線圈傳感 器, 到目前, 勵(lì)磁方式從交流勵(lì)磁和直流勵(lì)磁發(fā)展為大 量 采 用 的 永 久 勵(lì) 磁 方 式 且 技 術(shù) 日 趨 成 熟 。在 R WOrnle 和 H Mtillur采用分體式差動(dòng)線圈方哈爾濱工業(yè)大學(xué)的 GST-鋼絲繩探傷儀采用感應(yīng)線圈傳 感器, 可定性檢測鋼絲繩的漏磁通, 定量檢測截面缺損的精度為 0.1%,其中 NDT Tech各系列探頭可分 辨長度 >50 mm的截面缺損缺陷, GST-鋼絲繩探傷儀對(duì)局部損傷定性檢測的準(zhǔn)判率為 95%,定量 檢測準(zhǔn)判率為 85%;波蘭的 Zawada NDT采用感應(yīng)線圈和

11、霍爾元件相結(jié)合的混合線圈傳感器檢測截面缺 損的精度可達(dá) 0.05%, 可分辨的截面缺損的最小長度為 30-50mm2.3線圈傳感器在漏磁通檢測中精度低, 逐漸被淘汰, 現(xiàn)在已趨于用霍爾元件來代替。1.2 霍爾元件檢測法目前,鋼絲繩缺陷漏磁場檢測一般采用霍爾元件作為磁敏元件。霍爾元件傳感器的最大優(yōu)點(diǎn)是輸 出信號(hào)不受速度影響, 且體積小, 對(duì)小間隙空間的磁場測量有很大的優(yōu)越性,因此得到廣泛應(yīng)用。霍爾元件傳感器的結(jié)構(gòu)和線圈傳感器相似,但前者的檢測器件是鑲嵌在傳感器內(nèi)壁的霍爾元件, 后者是繞在鋼絲繩上的感應(yīng)線圈?；魻栐糜谔絺脑頌?置于鋼絲繩表面附近的霍爾元件可感 應(yīng)鋼絲繩表面漏磁場的法向分量,

12、并輸出相應(yīng)的電壓信號(hào)。單純的霍爾元件測磁靈敏度較低,大約為 12 mV/mA T ,溫漂大,制成的傳感器電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜且不可靠。集成霍爾元件的出現(xiàn)解決了這個(gè)問 題,美國史普拉格公司生產(chǎn)的集成霍爾元件 UGN 一 3501T 線性靈敏度通常 >0.7 V/mA T 。集成霍 爾元件的使用可簡化鋼絲繩無損檢測的后續(xù)處理電路, 增強(qiáng)檢測信號(hào)的可靠性和穩(wěn)定性, 因此得到了推德國 Stuttgart 大學(xué)于 1999年設(shè)計(jì)了內(nèi)壁嵌有霍爾元件環(huán)形陣列的傳感器探頭,得到的檢測信號(hào)由傳統(tǒng)的一維信號(hào)變?yōu)榭扇姹碚麂摻z繩缺陷的三維信號(hào),用圖解法分析該信號(hào)可以清晰地描述鋼絲 繩軸向和周向的磁場形態(tài) 2, 并作為

13、檢測鋼絲繩周向分散損傷的理論根據(jù); Zawada 公司的霍爾元件探 頭能準(zhǔn)確無誤地檢測所有嚴(yán)重缺陷,并確定缺陷位置和深度,檢測局部損傷精度為鋼絲繩橫截面積的 0.2%4;南非 AATS 公司的 AATS Model 817,俄羅斯 Intron Plus Ltd的 MH &F 系列均采用了霍爾 元件傳感器,后者檢測斷絲的靈敏度為橫截面積的 O.5%1%,截面缺損的檢測精度為 1%2%,可 廣。需注意的是,雖然霍爾元件傳感器消除了速度對(duì)信號(hào)幅度的影響,分析時(shí)依然要將時(shí)間域的信號(hào) 轉(zhuǎn)化到空間域, 因?yàn)闄z測速度不恒定時(shí), 時(shí)間軸上的信號(hào)仍會(huì)隨著采樣速度被拉伸或壓縮。分辨長度在 250500

14、mm以上的截面缺損; Zawa da 公司和 Intron Plus Ltd研制的探傷儀還可檢測不同尺寸的扁鋼絲繩 2。我國華中科技大學(xué)金建華和康宜華等人用硅鋼片模擬有缺陷的鋼絲繩, 用霍爾元件傳感器較全面 地研究了漏磁場和裂紋深度、 寬度及其埋藏深度之問的定量關(guān)系, 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示裂紋的實(shí)際尺寸和檢測結(jié)果之間的相對(duì)誤差 <±4%5; 華中科技大學(xué)武新軍等采用霍爾元件傳感器開發(fā)了檢測斷絲與磨損 的探傷設(shè)備, 對(duì)大直徑鋼絲繩的斷絲定量檢測準(zhǔn)確率 >70%,磨損量的定量檢測精度達(dá)到 0.05%6;湘潭工學(xué)院以霍爾元件為傳感器設(shè)計(jì)了煤礦鋼絲繩斷絲在線檢測儀的數(shù)據(jù)采集和信號(hào)處理系統(tǒng)

15、 7。1.3 磁通門檢測法磁通門器件有很高的測磁靈敏度和定向性, 可以靜態(tài)地檢測磁場強(qiáng)度, 磁通門檢測法在局部損傷 檢測中的效果優(yōu)于線圈傳感器。磁通門檢測法利用磁心材料在交變磁場的飽和激勵(lì)下, 由于鋼絲繩缺陷漏磁場的影響而使感應(yīng)輸 出的電壓發(fā)生“非對(duì)稱性”變化來檢測漏磁場。目前, 磁通門傳感器多由單磁心單繞組磁通門組成 (圖 28。 在傳感器內(nèi)壁沿鋼絲繩周向均勻布置這種單磁心單繞組檢測回路就構(gòu)成了磁通門探頭 (勵(lì)磁方 式和前兩種方法相同 , 根據(jù)每個(gè)檢測回路的輸出可獲取鋼絲繩周向各處的磁場信息。在繩長方向,每路以一個(gè)捻距間隔反向串聯(lián)兩個(gè)磁通門,通過差動(dòng)式連接,還可省去使用霍爾元件所需 的外圍電

16、路,并有效抑制檢測中各種共模干擾信號(hào),特別是鋼絲繩的股波對(duì)檢測的影響 9。和線圈檢 測法相比,磁通門檢測法的優(yōu)越之處在于,對(duì)于極小的缺陷,線圈檢測到的漏磁通為平均值,無法得到實(shí) 際的磁感應(yīng)強(qiáng)度;而磁通門檢測法在理論上可以檢測到微小缺陷磁場強(qiáng)度的近似值。但是磁通門法需 要外加交流激勵(lì),運(yùn)算比較煩瑣,而且運(yùn)算過程中存在系統(tǒng)誤差。使用磁通門傳感器的例子有加拿大 Rotesco 的 Rotescograph 2D和 2C-TAG88M ,這一類型的傳感 器對(duì)局部損傷的檢測精度為截面積的 O.05%,對(duì)截面缺損的檢測精度為 O.1%,可分辨的截面缺損的 最小長度為 250530 mm2。上海海運(yùn)學(xué)院的應(yīng)

17、力 10等建立了基于磁通門傳感器的鋼絲繩損傷信 號(hào)的數(shù)學(xué)模型,分析了單磁心單繞組磁通門的靈敏度和抗干擾性, 通過實(shí)驗(yàn)分析得出, 磁通門傳感器能 可靠地檢測鋼絲繩的局部損傷缺陷和截面缺損缺陷, 而且獲得了清晰易辨的漏磁場信號(hào), 設(shè)計(jì)了鋼絲 繩無損探傷的磁通門傳感器。1.4 磁致伸縮檢測法磁致伸縮法于 1994年由美國西南研究所提出, 此法克服了傳統(tǒng)方法中鋼絲繩必須穿過傳感器的缺 點(diǎn),可實(shí)現(xiàn)鋼絲繩的全過程檢測。磁致伸縮檢測法的依據(jù)為鐵磁材料棒在外磁場的作用下會(huì)沿磁力線方向產(chǎn)生伸長或縮短 (磁致伸縮效應(yīng) ; 反之, 當(dāng)極化了的鐵磁棒發(fā)生形變時(shí), 在棒內(nèi)會(huì)引起磁場強(qiáng)度的變化 (逆磁致伸縮效應(yīng) 。磁致伸

18、縮傳感器如圖 3所示, 信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生信號(hào), 經(jīng)功率放大后, 由激勵(lì)線圈對(duì)鋼絲繩施加瞬間的激勵(lì)磁 場, 鋼絲繩中產(chǎn)生的機(jī)械波將沿構(gòu)件軸向傳播, 如有缺陷, 機(jī)械波反射回來, 由于逆磁致伸縮效應(yīng), 接收 線圈獲得反射波信號(hào), 通過信號(hào)分析獲得被測構(gòu)件各處的損傷狀況。磁致伸縮法能實(shí)現(xiàn)大范圍非接觸快速檢測, 可有效探測被覆蓋或深埋的鋼鐵構(gòu)件, 檢測時(shí)間短, 效率高 (檢 測 100m 的鋼絲繩只需要幾秒鐘 。 存在的問題是, 目前對(duì)于磁致伸縮效應(yīng)產(chǎn)生機(jī)械波的機(jī)理、 傳播特性等研 究得不是很深入; 磁致伸縮效應(yīng)產(chǎn)生的信號(hào)頻帶很寬, 要完整地采集信號(hào)各頻段的信息有難度 11。 磁致伸縮法目前還處于理論研

19、究和傳感器的研究與試驗(yàn)階段, 華中科技大學(xué)設(shè)計(jì)了可用于磁致伸 縮無損檢測傳感器的大電流功率放大器; 北京理工大學(xué)設(shè)計(jì)開發(fā)了一種磁致伸縮式超聲波激發(fā)/接收 傳感器, 并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其可靠性, 這種傳感器已用于材料彈性模量的測量研究。目前還沒有可用于鋼 絲繩無損檢測的產(chǎn)品出現(xiàn)。1.5 聲發(fā)射 -超聲檢測法為了實(shí)現(xiàn)鋼絲繩狀態(tài)的在線檢測,國外近幾年又提出一種新的檢測方法,即聲發(fā)射一超聲檢測法, 它綜合了聲發(fā)射和超聲法的優(yōu)點(diǎn), 將超聲檢測引入鋼絲 繩中 (檢測原理如圖 4 ,模擬聲發(fā)射信號(hào)在鋼絲繩中傳 播的特性,并在另一端提取信號(hào),根據(jù)提取信號(hào)的特征 計(jì)算鋼絲繩缺陷。聲發(fā)射一超聲檢測法不但能對(duì)鋼絲繩

20、進(jìn)行缺陷探測、 成像和特性分析, 在線評(píng)估鋼絲繩的內(nèi)在 性能,如鋼絲繩的疲勞損失、強(qiáng)度和硬度等,而且克服 了聲發(fā)射只能用于檢測靜態(tài)鋼絲繩及捕捉斷絲斷開瞬 間信號(hào)的不足, 可以用于動(dòng)態(tài)鋼絲繩的監(jiān)測 11。 此方 法當(dāng)前尚處于理論研究階段。1.6 其它方法河南洛陽澗西礦冶機(jī)電研究所的竇毓棠等采用自行研制的靜態(tài)感應(yīng)線圈,研制了 TCK(GXT型鋼 絲繩無損檢測儀,這種檢測方法不要求檢測時(shí)鋼絲繩沿軸向勵(lì)磁至飽和,但需要在檢測前對(duì)鋼絲繩進(jìn) 行直流勵(lì)磁。該儀器探頭靈敏度可達(dá) 50 V/mT ,消除了振動(dòng)、 晃動(dòng)和股波噪聲的影響, 得到的鋼絲繩信 號(hào)曲線和檢測速度無關(guān),對(duì)單項(xiàng)缺陷的檢測精度 >95%,

21、混合缺陷 >90%,在對(duì)直徑為 125 mm大橋斜 拉鋼纜進(jìn)行檢測的實(shí)踐中取得了成功 12。綜上所述, 鋼絲繩無損檢測技術(shù)發(fā)展到今天, 無論是傳感器還是檢測方法都取得了顯著進(jìn)步,與此 同時(shí),缺陷信號(hào)的處理方法也不斷改進(jìn)。波蘭于 1978年將采集到的鋼絲繩信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),并 依據(jù)所建立的模型反演計(jì)算,從而得到定量的損傷信息;華中科技大學(xué)在 20世紀(jì) 80年代通過采用等 空間采樣技術(shù)和差分超門限算法實(shí)現(xiàn)了鋼絲繩斷絲數(shù)的定量檢測; 1995年日本學(xué)者將成像技術(shù)引入鋼 絲繩信號(hào)處理,實(shí)現(xiàn)了平行絲鋼絲繩斷絲的可視化檢測 11; 哈爾濱工業(yè)大學(xué)將小波分析和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用 于鋼絲繩斷絲信號(hào)處理,斷絲定

22、性識(shí)別成功率為 100%, 定量識(shí)別的成功率為 88%3.13; 2003年 華中科技大學(xué)采用基于事例推理的漏磁檢測數(shù)據(jù)處理方法, 提高了檢測系統(tǒng)的精度和智能化程度 14。 然而,要真正實(shí)現(xiàn)鋼絲繩損傷的定量檢測仍有諸多問題亟待解決。2 鋼絲繩定量無損檢測存在的重要問題鋼絲繩無損檢測的目的是檢測損傷并計(jì)算殘余強(qiáng)度,最終決定鋼絲繩的更換日期。而目前的 研究還處于檢測儀器的研究階段,即逐漸以儀器來取代人工檢查的階段,相對(duì)鋼絲繩損傷的多態(tài) 性和復(fù)雜性,當(dāng)前所進(jìn)行的研究還不夠,與鋼絲繩無損檢測的最終目標(biāo)距離尚遠(yuǎn),當(dāng)前需要解決的 關(guān)鍵問題包括下面幾個(gè)方面:(1無法測知鋼絲繩的剩余載荷和鋼絲繩損傷之間的定量

23、關(guān)系。首先,鋼絲繩的運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜多 變,決定了損傷的多態(tài)性,而且,實(shí)驗(yàn)室對(duì)損傷的模擬范圍很窄,無法全面模擬實(shí)際的損傷形態(tài);其 次,影響鋼絲繩性能的因素很多,且諸多因素之間的關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜,人們對(duì)鋼絲繩缺陷的電磁場理 論、信號(hào)特征及材料力學(xué)分析等方面尚未形成比較成熟的理論,因此,要得到剩余載荷和損傷之間 的確定關(guān)系非常困難。一些專家根據(jù)經(jīng)驗(yàn)給出校正因數(shù),將對(duì)損傷的估計(jì)轉(zhuǎn)換成強(qiáng)度估計(jì)。校正 因數(shù)一般促成鋼絲繩過早地報(bào)廢,造成浪費(fèi),但有時(shí)也會(huì)忽略小于探傷設(shè)備分辨力 (平均長度 的損 傷對(duì)鋼絲繩強(qiáng)度造成的影響 15。(2 檢測傳感器的輸出和鋼絲繩周圍的磁場信息不是一個(gè)概念,即使是準(zhǔn)確的磁場信息也并 不能

24、完全代表準(zhǔn)確的損傷信息,因此要從傳感器的輸出定量地確定鋼絲繩損傷是無損檢測面臨的難題。傳感器的輸出不僅和鋼絲繩表面磁場有關(guān),還和檢測時(shí)的提離距離、檢測條件、鋼絲繩狀態(tài) (拉伸程度 等條件有關(guān),所有這些因素都使探頭的建模變得異常復(fù)雜,因此尋找傳感器的輸出和 磁場信息之間的定量關(guān)系不是簡單的問題。而且,即使準(zhǔn)確地檢測到了鋼絲繩表面的磁場信息, 磁場信息和實(shí)際損傷之間的關(guān)系如何確定也是個(gè)難題。20世紀(jì) 80年代以 后 各國無損 檢測專 家曾嘗 試根據(jù)傳感器輸出信號(hào)定量計(jì)算鋼絲繩的損傷, 如美國 的 MJ Bergander博 士 研 究 了 利 用 檢 測 信 號(hào) 估 計(jì) 鋼絲繩缺陷的數(shù)字計(jì)算方法,

25、并在實(shí)驗(yàn)的 基礎(chǔ)上推導(dǎo)出定量確定缺陷的計(jì)算公式;加拿大的 E Kalwa博士和 KPiekarski 教授對(duì)鋼絲繩檢測裝置進(jìn) 行了多種形式的改進(jìn), 并做了大量實(shí)驗(yàn), 掌握了缺陷定量特征與檢測信號(hào)幅度及波形之間的一些對(duì)應(yīng)規(guī) 律 1。 這些成果或因計(jì)算公式需要迭代求解而且很多參數(shù)的不易確定,或因?qū)嶒?yàn)室鋼絲繩研究范圍的 局限性, 均未能推廣應(yīng)用, 因此這方面的研究還需繼續(xù)深入。(3要實(shí)現(xiàn)截面缺損信號(hào)的可靠標(biāo)定仍是難點(diǎn)。截面缺損標(biāo)定是測量截面缺損的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳 統(tǒng)方法通過抽除鋼絲繩中若干鋼絲并測量檢測信號(hào)定量的變化量實(shí)現(xiàn)標(biāo)定,但這種人為制造的缺損與 實(shí)際使用中鋼絲繩的周向分散截面缺損不同,因此標(biāo)定的可

26、靠性值得推敲。此問題在涉及鋼絲繩的狀 態(tài)時(shí)更為敏感,如對(duì)靜止的鋼絲繩用以上方法標(biāo)定和對(duì)運(yùn)動(dòng)中的鋼絲繩以同樣的方法標(biāo)定會(huì)得到不同 的結(jié)果 2。(4實(shí)驗(yàn)室的模擬損傷不能完全代表使用現(xiàn)場的實(shí)際損傷。一是無法較全面地模擬實(shí)際損傷的形 態(tài), 二是人為制造的損傷和實(shí)際損傷是不同的, 因此從實(shí)驗(yàn)中總結(jié)的規(guī)律和參數(shù)能否用于鋼絲繩缺陷分 析還需商榷。人為制造的損傷要盡量逼近實(shí)際情況, 如制造一根斷絲時(shí), 不能只是簡單地鋸斷, 應(yīng)先 將局部敲細(xì), 然后再用扁鏟剁開, 模擬制造裂紋, 同樣在裂紋兩邊要考慮如何模擬疲勞層 15。(5無損檢測設(shè)備的定量分辨力對(duì)定量檢測有較大影響。 探傷裝置的定量分辨力 (或平均長度、

27、掃 描長度 表示儀器能夠準(zhǔn)確測量的截面缺損的最小長度,它是衡量探傷設(shè)備性能的重要的參數(shù)。Herbert R Weischedel博士對(duì)不同定量分辨力的探傷儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)比較, 結(jié)果表明, 對(duì)于定量分辨力 為 50mm 的 LMA-TestTM 探傷儀,當(dāng)斷絲裂口的寬度 >50mm時(shí),截面缺損信號(hào)可以準(zhǔn)確地反映損傷 程度,斷絲裂口的寬度 <50mm時(shí)則不能反映;而另一種定量分辨力為 305mm 的儀器不能識(shí)別由單 根斷絲造成的截面缺損,只能檢測到多根斷絲聚集時(shí)的缺損 1519。 現(xiàn)有的探傷儀分辨力最高能達(dá)到 2050 mm,要精確檢測 <20mm的缺陷比較困難,因此提高檢測儀器的分

28、辨力也是實(shí)現(xiàn)鋼絲繩定量檢 測不能回避的問題。3 結(jié)論鋼絲繩無損檢測的目的是確保鋼絲繩的安全使用 , 以 及 在 安 全 使 用 的 前 提 下 盡 量 減 少 因 過 早 報(bào) 廢 而 產(chǎn) 生 的 浪 費(fèi) , 具 有 重 要 的 經(jīng) 濟(jì) 價(jià) 值 。 多 年 的 研 究 和 實(shí) 踐 使 鋼 絲 繩 無 損 檢 測 技 術(shù) 取 得 了 較 大 發(fā) 展 , 檢 測 精 度 和 檢 測 設(shè) 備 的 靈 敏 度 及 可 靠 性 大 大 提 高 , 探 傷 理 論 的 研 究 也 取 得 了 卓 有 成 效 的 進(jìn) 展 , 然 而 這 一 現(xiàn) 狀 和 鋼 絲 繩 無 損 檢 測 的 最 終 目 標(biāo) 距 離 尚 遠(yuǎn) 。 鋼 絲 繩 缺 陷 的 定 性 檢 測 已 經(jīng) 比 較 可 靠 ,但 因 鋼 絲 繩 損 傷 的多樣性、復(fù)雜性和外界干擾的影響,要定量地確定檢測信號(hào)和鋼 絲繩損傷之間的關(guān)系仍然很困難。鋼 絲 繩 無 損 檢 測 下 一 個(gè) 目 標(biāo) 是 通 過 改 進(jìn)檢測技術(shù),加強(qiáng)鋼絲繩缺陷的電磁場理論研究,拓 寬試驗(yàn)用鋼 絲 繩 的 范 圍 , 求 解 傳 感 器 輸 出 和 鋼 絲 繩 缺 陷 之 間