淺析金屬無(wú)損檢測(cè)及環(huán)境檢測(cè)方法

王向東

摘要：金屬無(wú)損檢測(cè)和環(huán)境檢測(cè)可以提高機(jī)械設(shè)備的可靠性與安全性，在進(jìn)行操作的過(guò)程中可以利用聲、光、磁、電等特性，不損害被檢測(cè)對(duì)象的前提下，檢測(cè)其設(shè)備元器件是否存在缺陷，并準(zhǔn)確定位出缺陷的大小、位置、性質(zhì)等信息，從而判斷出產(chǎn)品是否合格，推斷產(chǎn)品的剩余使用時(shí)間。

關(guān)鍵字：金屬無(wú)損檢測(cè);環(huán)境檢測(cè);機(jī)械設(shè)備;缺陷分析

金屬無(wú)損檢測(cè)及環(huán)境檢測(cè)技術(shù)有多種，這些技術(shù)的科學(xué)有效性是保障金屬無(wú)損檢測(cè)與環(huán)境檢測(cè)工作順利開展的基礎(chǔ)。然而隨著科技的發(fā)展進(jìn)步，金屬無(wú)損檢測(cè)與環(huán)境檢測(cè)技術(shù)也得到了一定的發(fā)展，取得了一定成果，比如現(xiàn)階段，借助無(wú)人機(jī)技術(shù)來(lái)進(jìn)行金屬無(wú)損檢測(cè)及環(huán)境檢測(cè)，在地面操縱飛行平臺(tái)，執(zhí)行檢測(cè)任務(wù)，并將結(jié)果傳輸給地面站。這樣探傷及檢測(cè)方法，可以保證檢測(cè)人員的人身安全，降低了檢測(cè)人員在高空作業(yè)以及環(huán)境污染中的檢測(cè)難度，為未來(lái)金屬無(wú)損檢測(cè)及環(huán)境檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展提供了新的思路，促進(jìn)檢測(cè)技術(shù)水平的進(jìn)一步發(fā)展。

1.金屬無(wú)損檢測(cè)及環(huán)境檢測(cè)概述

金屬無(wú)損檢測(cè)及環(huán)境檢測(cè)技術(shù)有很多，目前常用的檢測(cè)辦法有X射線、超聲波、無(wú)人機(jī)技術(shù)等。X射線是利用射線來(lái)穿透物質(zhì)，并使用照相膠片的感光作用或者與其他化學(xué)元素產(chǎn)生熒光，來(lái)探測(cè)金屬物體內(nèi)部缺陷，這種探傷方式，具備無(wú)損檢測(cè)特性，可以在不破壞被檢測(cè)金屬的前提下，發(fā)現(xiàn)被檢測(cè)金屬內(nèi)部缺陷，并分析被檢測(cè)金屬的保存狀況、制造特點(diǎn)等，廣泛應(yīng)用在文物保護(hù)和研究工作中。超聲波技術(shù)指的是在進(jìn)行探傷檢測(cè)過(guò)程中，利用超聲波來(lái)檢測(cè)金屬材料深處，其工作原理是，超聲波在使用的過(guò)程中，從金屬的一個(gè)截面進(jìn)入到另一個(gè)截面，在接觸截面的時(shí)候發(fā)生發(fā)射，然后根據(jù)反射信號(hào)的傳播特點(diǎn)來(lái)判斷材料內(nèi)部缺陷。這是由于超聲波的特性，遇到缺陷會(huì)形成脈沖波，然后將信息反饋給用戶，用戶可以分析形成的脈沖波，從而來(lái)判斷金屬中缺陷的位置及大小。隨著科技的發(fā)展，超聲波探傷技術(shù)更加成熟，操作更為簡(jiǎn)便，探傷結(jié)果更為準(zhǔn)確，檢測(cè)效率更高。超聲波探傷技術(shù)與計(jì)算機(jī)智能算法進(jìn)行結(jié)合，可以充分考慮各種因素，評(píng)估缺陷問(wèn)題，可以避免評(píng)估失誤，導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)確，在一定程度上提高了金屬無(wú)損檢測(cè)效率。無(wú)人機(jī)是現(xiàn)代科技發(fā)展的產(chǎn)物，尤其是近十幾年，科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的時(shí)代，無(wú)人機(jī)研究、設(shè)計(jì)和制造水平都有了巨大的提升，無(wú)人機(jī)也更加智能化、多元化，被廣泛應(yīng)用在社會(huì)的多個(gè)領(lǐng)域。在金屬無(wú)損檢測(cè)及環(huán)境檢測(cè)領(lǐng)域，利用無(wú)人機(jī)技術(shù)可以代替人工操作，完成高空金屬檢測(cè)，比如高空鋼結(jié)構(gòu)的金屬無(wú)損檢測(cè)。無(wú)人機(jī)可以用在污染嚴(yán)重的環(huán)境中，可以對(duì)工廠排煙中的二氧化碳、二氧化硫，氧化氮等有毒有害物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，完成高空作業(yè)和工業(yè)氣爐或者煙囪排煙現(xiàn)場(chǎng)等危險(xiǎn)作業(yè)，完全保障人身安全，而且測(cè)量結(jié)果更為準(zhǔn)確。

2.金屬無(wú)損檢測(cè)及環(huán)境檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用分析

2.1 X射線探傷技術(shù)應(yīng)用分析

X射線探傷技術(shù)主要是應(yīng)用在金屬文物保護(hù)修復(fù)中，最早是在20世紀(jì)20年代對(duì)紙質(zhì)文物藝術(shù)品進(jìn)行檢測(cè)，到20世紀(jì)50年底啊，才將其應(yīng)用在青銅器上，并取得了極好的檢測(cè)效果。比如X射線探傷技術(shù)可以對(duì)石膏包進(jìn)行分析，準(zhǔn)確探測(cè)出石膏包內(nèi)部金屬物質(zhì)的位置與保存情況;將其應(yīng)用在青銅器的分析上，可以清晰的探測(cè)出青銅器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、腐蝕情況等，準(zhǔn)確分析出銅鏡覆蓋的銘文、紋飾，制造工藝等。除此之外，X射線探傷技術(shù)還可以應(yīng)用在大型陶俑分析上，陶俑質(zhì)地極薄，很容易被X射線穿透，因此在操作的時(shí)候要格外注意，選擇較低的電流電壓，進(jìn)行多次拍攝時(shí)，要保證光線、位置、電壓、電流等變量保持一致，這樣才能保證后續(xù)拼接可以順利完成，得到理想的效果。

漢代的環(huán)手銅書刀，在修復(fù)前，刀身一斷兩半，保護(hù)在文物庫(kù)房中，利用X射線可以清晰的看到書刀尾部有裂痕，還有明顯的修復(fù)痕跡，首部有多處小黑洞，環(huán)部有微小缺損等，這種微小的瑕疵用肉眼是無(wú)法查看的，但是在X射線的照射下就很明顯。還有明豎耳銜環(huán)青銅爐，爐身通體銹蝕，底部受到外力擠壓而產(chǎn)生裂縫。利用X射線可以清晰的看到青銅爐的三足和兩耳，還可以清晰的查看修復(fù)補(bǔ)配的痕跡。因此X射線探傷技術(shù)應(yīng)用在文物保護(hù)中，給文物保護(hù)工作的開展提供相應(yīng)的理論依據(jù)，使其更加的科學(xué)化、系統(tǒng)化。X射線金屬無(wú)損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用在金屬文物修復(fù)檢測(cè)中可以清楚了解到文物內(nèi)部結(jié)構(gòu)、腐蝕情況與修復(fù)痕跡，為文物的保護(hù)修復(fù)提供可靠的建議，有助于文物原貌的恢復(fù)，因此被廣泛應(yīng)用在文物保護(hù)修復(fù)領(lǐng)域。

3.2超聲波探傷技術(shù)分析

超聲波金屬無(wú)損檢測(cè)技術(shù)主要應(yīng)用在焊縫和T形焊接處中，將其應(yīng)用在焊縫中的時(shí)候，要做好前期的準(zhǔn)備工作，就是在利用超聲波進(jìn)行探傷工作之前，相關(guān)人員要清楚了解金屬材料的結(jié)構(gòu)與焊接情況，然后根據(jù)相關(guān)資料來(lái)確定檢測(cè)儀器，并判斷檢測(cè)儀器的準(zhǔn)確性與靈敏度。完成這一過(guò)程之后，在利用相關(guān)技術(shù)來(lái)探測(cè)鋼結(jié)構(gòu)，在操作過(guò)程中可以借助計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)進(jìn)行記錄和分析，并生成相應(yīng)報(bào)告，用戶可以查閱相關(guān)報(bào)告中的數(shù)據(jù)信息，并與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對(duì)比，如果超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值就說(shuō)明鋼結(jié)構(gòu)存在問(wèn)題。技術(shù)人員就需要仔細(xì)檢測(cè)缺陷處，并及時(shí)解決缺陷問(wèn)題。在進(jìn)行初步探傷工作后，還可以進(jìn)行精密的探傷工作，精密的探傷工作就是對(duì)初次探傷工作中的異常進(jìn)行分析研究，準(zhǔn)確定位缺陷位置信息，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，從而來(lái)提高修補(bǔ)的工作效率。然而精密的探傷工作，操作更為細(xì)致，檢查速度也非常慢。

超聲波探傷技術(shù)應(yīng)用在T形焊接處進(jìn)行探傷的過(guò)程中，由于焊接接頭的不同，探傷方式也不同，這就需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行分析。在實(shí)際的操作過(guò)程中，可以利用K值探頭來(lái)進(jìn)行探傷，利用斜探頭來(lái)對(duì)焊接接頭進(jìn)行探傷，然后在利用超聲波探傷，這樣可以準(zhǔn)確了解到T型焊接處的氣孔、夾渣、裂紋等問(wèn)題，但是由于角度問(wèn)題，很多位置都檢測(cè)不到，漏檢現(xiàn)象嚴(yán)重。這就需要根據(jù)實(shí)際情況，采用多種檢測(cè)技術(shù)來(lái)對(duì)其進(jìn)行全方位的探傷，從而來(lái)提高檢測(cè)結(jié)果的可靠性與準(zhǔn)確性。

3.無(wú)人機(jī)在金屬無(wú)損檢測(cè)與環(huán)境檢測(cè)中的應(yīng)用分析

3.1無(wú)人機(jī)在金屬無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用分析

無(wú)人機(jī)可以利用檢測(cè)裝置來(lái)遠(yuǎn)距離檢測(cè)高空金屬的數(shù)據(jù)和參數(shù)，并將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)降孛娼K端，利用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)分析技術(shù)來(lái)分析大量的數(shù)據(jù)信息，方便了人們對(duì)于高空金屬物體檢測(cè)。在利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行高空金屬無(wú)損檢測(cè)過(guò)程中，技術(shù)人員只需要站在地面操作飛行平臺(tái)，并通過(guò)視頻觀察無(wú)人機(jī)的飛行方向，從而促使無(wú)人機(jī)可以準(zhǔn)確達(dá)到任務(wù)區(qū)域進(jìn)行作業(yè)。無(wú)人機(jī)通過(guò)接收系統(tǒng)平臺(tái)上的指令來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)的結(jié)果轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息傳輸給飛行平臺(tái)，飛行平臺(tái)再將接收到的數(shù)字信息傳輸給地面站，地面站對(duì)其進(jìn)行分析，并生成報(bào)告給相關(guān)檢測(cè)人員。

飛行平臺(tái)由多個(gè)部分組成，比如進(jìn)行視頻采集的遙感設(shè)備，對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行飛行控制的飛行控制系統(tǒng)，用于獲取數(shù)據(jù)的無(wú)線電遙測(cè)系統(tǒng)、接受地面站指令的遙控系統(tǒng)等，地面站是由計(jì)算機(jī)終端、遙控天線和遙控器組成;檢測(cè)模塊是檢測(cè)裝置的主要組成部分，可以實(shí)現(xiàn)不同任務(wù)的檢測(cè)。應(yīng)用在高空作業(yè)中，主要是對(duì)鋼結(jié)構(gòu)金屬的探傷，比如鋼塔架、空間鋼網(wǎng)架、鐵路橋梁等。鋼結(jié)構(gòu)受到外界因素的影響較多，而且本身構(gòu)造復(fù)雜，復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)導(dǎo)致長(zhǎng)期處于受力狀態(tài)，在長(zhǎng)時(shí)間的負(fù)載下很容易導(dǎo)致疲勞裂紋，斷裂現(xiàn)象的產(chǎn)生，最終使得鋼結(jié)構(gòu)倒塌。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法是用人力來(lái)實(shí)現(xiàn)，由操作人員攜帶檢測(cè)設(shè)備到高空中進(jìn)行檢測(cè)，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還影響人身安全。這就需要借助無(wú)人機(jī)技術(shù)進(jìn)行高空金屬無(wú)損檢測(cè)檢測(cè)，在無(wú)人機(jī)上加載微處理器利用超聲波技術(shù)來(lái)進(jìn)行檢測(cè)處理，并獲取有效數(shù)據(jù)，技術(shù)人員以此來(lái)判斷鋼結(jié)構(gòu)的安全性。

3.2無(wú)人機(jī)技術(shù)在環(huán)境檢測(cè)中的應(yīng)用分析

無(wú)人機(jī)技術(shù)在環(huán)境檢測(cè)中的原理與金屬無(wú)損檢測(cè)原理類似，然而在進(jìn)行環(huán)境檢測(cè)的時(shí)候，更加注重?cái)?shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性與有效性，這就需要做好無(wú)人機(jī)的遙控、遙測(cè)和追蹤功能。隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)也不斷完善，無(wú)人機(jī)的環(huán)境檢測(cè)技術(shù)系統(tǒng)也更為全面，在環(huán)境檢測(cè)領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。近年來(lái)，人們對(duì)于環(huán)境污染也更為重視，對(duì)于污染的檢測(cè)與處理成為人們關(guān)心的熱點(diǎn)問(wèn)題，利用無(wú)人機(jī)來(lái)對(duì)高空環(huán)境以及有毒有害物質(zhì)檢測(cè)是非常有必要的。在進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候，檢測(cè)人員操作飛行平臺(tái)，使得無(wú)人機(jī)到達(dá)指定的排煙管道，然后發(fā)送采樣指令，無(wú)人機(jī)利用采樣探頭來(lái)對(duì)管道中的煙霧進(jìn)行采樣，再將采集到的煙霧送到氣體分析儀，氣體分析儀對(duì)煙霧進(jìn)行分析檢測(cè)，并將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)發(fā)送給飛行平臺(tái)，飛行平臺(tái)獲取到信息將其傳輸?shù)浇K端設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和現(xiàn)實(shí)。除此之外，還可以利用無(wú)人機(jī)對(duì)不同高度，不同位置來(lái)進(jìn)行采樣檢測(cè)，判斷出排煙管道整體所含有害氣體的成分和比例，實(shí)現(xiàn)高空環(huán)境的全面分析。

【總結(jié)】

隨著科技的快速發(fā)展，金屬無(wú)損檢測(cè)及環(huán)境檢測(cè)技術(shù)也更加完善，很多技術(shù)可以在不損害金屬產(chǎn)品的前提下進(jìn)行探傷，清楚的了解到金屬內(nèi)部情況，為后期的修復(fù)工作奠定良好的基礎(chǔ)。除此之外，還可以借助無(wú)人機(jī)技術(shù)代替人力，節(jié)約人力、物力、財(cái)力，提高了檢測(cè)效率與檢測(cè)效果。尤其是將其用在高空鋼結(jié)構(gòu)探傷和煙囪管道中，保障人身安全，提高檢測(cè)工作指令，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。

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