无损检测寿命预测

无损检测寿命预测

R. Becker, G. Dobmann, M. Kriining, H. Reiter & E. Schneider

（Fraunhofer-Institut Zerstörungsfreie Prüfverfahren (IZFP), Universität, Gebäude 37, D-66123, Saarbrücken, Germany）

摘要作为一个生活管理工具，无损检测的目的是为了在不损坏元件的情况下探测出元件的缺陷。因此非破坏性检测是一个公认的得到承认的确保加压组件安全经济操作的方法。不过，寿命评估和预测需要负荷的情况和历史记录以及缺陷状态的定量评价的材料降解的知识。如果非破坏性方法能解决这些问题，操作的安全性与经济性是可以改进的。通常有没有实际的非破坏性检查或监测定量的缺陷状态，应力状态，并作为结果的蠕变，疲劳或脆化可能的物质降解加压组件技术。文章强调，成功展示了需要检查目标的潜力的非破坏性检测技术可能成为未来世界中十分必须的新技术。下面的例子提供了纲要的无损检测，通过硬度测量来控制早期材料的降解退化和鉴定缺陷状态。这些技术可以集成在生活管理软件系统，以达到改善其可靠性和应用经济学的目的。

1无损检测目标

生活管理的基础目标安全且经济的操作高压部件，这包括延长寿命。在这方面值得考虑的是发展无损检测是十分实用的和必要的，这是个让人理解的问题。无损检测的具体目标被归类为以下几方面：

缺陷状态的评估

载荷的监测与评估

材料退化的评估

无论如何，目前对缺陷状态检测的发展水平由对无损检测方法的极限应用需求所规范。其原因是传统的无损检测方法探测不出初期的破坏或者导致破坏机制的负载和材料状态，失败就紧随而来。改进无损检测技术和更好的分析无损探伤损坏的活动进程以寿命预测为目标的基础。这些活动中已经取得的重大议题发表于研发项目会议论文集好多年了。

然而,这些相关工业的无损检测技术很差。原因是多种多样的：

成功的通过技术是非常具体需求大量的是每一个应用程序综合鉴定。

二手设备的类型更加科学的导向，而不是由训练有素的技术人员的实际使用。

经济优势所掩盖的是技术风险和缺乏经验。

为了利用现有的但还存在小应用结果的科学研究，还有特别的的目标要达成。他们是：

灵活定制设备、操作安全可靠。

一般公认的验证程序。

经济效益。

下面介绍与现实相关的4例无损检测的方法。

2定量缺陷状态评估

材料强度和临界裂纹尺寸确定结构组件的寿命极限。关键缺陷尺寸和裂纹扩展速率可以通过结构力学分析评估。由于不确定性的因素，安全评估材料劣化必

须能够减少了关键缺陷尺寸的限制常规检测灵敏度。这个缺陷必须通过无损检测来检出和评价。于是定量缺陷状态评估提供缺陷的大小和位置与可靠性定量措施是必要的。哪里是同样的必要定量分析方法的缺陷,意想不到的负荷点伤害，技术和监管问题相关的链接强调这需要定量无奈孙检测评估。

2.1无损检测辅助模型

物理学的普通无损检测方法整合进无损检测设备的运算能力来帮助实现利用模型定量检验结果和性能。两种类型的模型大概是以下的样子：一个是基于数字代码模拟影像传感器的交互作用有助于促进完善图像信息上的缺陷。另一种是一种实验模型试验的标本代表数据和材料性质的缺陷。

2.2定量涡流检测设备

表面和地下区域具有一个非常特殊的作用，存在许多失效模式如疲劳或蠕变损伤和裂纹。表面和近表面的缺陷状态一定能通过表面应力的分析和材料的劣化的评估被检测出来。涡流无损探伤使用定制系统操作方便、验证特定用途，有很大的潜力满足大多数定量表面的检验要求。检查涡流讯号包含信息(v)、渗电导率(p)和地形的试验对象。穿透深度的增加而改变频率选择与横向分辨率,mm来点的范围取决于根据传感器的设计。测得可相关物理量缺陷态包括尺寸，材料性能和应力状态。这种关系通常需要提供的信息是由两个或更多的频率或通过宽带信号进行评价。

建立了由一组相关的参考组成的适当测量或校准信号的标本。这种类型的涡流技术是目前的一部分，包括一系列无损检测技术。

作为定量无损探伤，涡流技术必须加以改进。方法如下：

为了产生定量数据必须统计分析相关的比如真正的缺陷状态，材料性能，应力状态和部件结构。

动态范围的信号评估必须80dB或更高以便每分钟贡献出最大的信息。

对可靠和正确的信号相关性而言一个优化传感器的设计是必要的。计算机代码可以支持这个传感器由建模涡流分布设计在资料内。

为了保证容易和经济扫描甚至为高分辨率的传感器的小孔,设备必须能操作传感器阵列通过高速信号。

相关物理（通常是又回归分析）必须通过自由标定的评价过程插入“黑框”

这类型设备是被Fraunhofer Institut和Zerostorungsfreie

Prtifverfahren(IZFP)发明的。电涡流技术可以整合到标准的PC技术见图1。多频技术的主要设计特点是：

频率范围：10 Hz~10 MHz.；

动态范围：>85dB,在1,000 44赫兹的带宽；

数组的元素:l-6数量；

数量的频率:1-4或更高。

图1 涡流设备

相关技术：多分辨率多元回归分析。

特别重要的是附属于这个设计的数值相关滤波器。

调查员的不仅要注意检查什么问题，更要理解代表的校准设计样本覆盖了一套完整影响，更可靠和定量的结果。校准检查标本的任务和校准程序已经把这个实验的成果制作的相关的代码用来确定数字的数量检查筛选的结果。如果校准模型数据不完整,检验测量数据的组件可以被用来补充实验模型的一些基本规则后的数据统计。

2.3涡流检测覆层

最早的一种商业应用程序的压力是检验船舶内部敷设奥氏体的反应堆压力容器的包层，以确保其统一安全评价排除脆性断裂。表明脆性断裂的镶面就从理论上允许更高的脆层的资料被接受，这相当于增加断裂的过渡温度fait约30。至少，在熔覆定量无损检测有助于平衡安全评估安全系数时，介绍了不确定性。这次检查的目标是：

熔覆地形成像（传感器和表面之间的焊接条件）的距离；

完整的熔覆层厚度测量；

完整的渗透率分布的测量获取信息,即对焊接过程铁素体的影响等等；

定量缺陷状态评估的组成

-表面裂纹断裂

-埋在包层裂缝

-埋在包层和基材裂缝

-基复合材料下的裂纹

这些类型的裂缝和非关键大杂质必须被识别和确定。

代表一组测试的材料和上述的目的是要建立和验证上述缺陷态的统计样本确定的数值。一组测试样本代表的统计数字的资料和上述的缺陷状态的目的是要建立和验证数值的过滤器，一个真正的裂缝将有助于提高滤特性。

实测信号包含所有的信息要求。目前，检查定量成像数据，与其在报告内联或随后数值过滤器。

图二和图三显示了不同类型的裂缝，测量精度的韧带是在约20%的范围内。