《曲面金屬構件脈衝渦流無損檢測關鍵技術研究》是依託西安交通大學，由李勇擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：曲面金屬構件脈衝渦流無損檢測關鍵技術研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李勇
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
曲面金屬構件大量存在於石油、化工、能源、運輸、航空航天等領域，其無損檢測對實現大型、複雜結構和裝備長期安全運行非常重要。本項目提出一種基於柔性線圈的脈衝渦流無損檢測技術，以實現曲面金屬構件脈衝渦流檢測為目的，就以下幾個方面開展研究工作：（1）建立柔性線圈脈衝渦流檢測信號解析計算理論，實現曲面金屬構件脈衝渦流檢測信號的快速和高精度仿真；（2）採用模組化設計，結合柔性激勵線圈陣列、磁場感測器陣列等技術，實現柔性線圈脈衝渦流檢測系統；（3）研究在柔性線圈貼附於曲面金屬構件表面時，磁場回響信號及其特徵與構件結構和材料特性間的相互關聯規律；（4）建立系統信號反演模型，實現曲面多層金屬構件結構及各層材料特性的定量分析；（5）利用所建立的理論和方法，對實際曲面金屬構件（如核電站管道、發動機/汽輪機葉片、焊縫、鋼軌踏面等）中的自然缺陷進行識別、可視成像及量化評估，驗證其有效性。
結題摘要
通過三年研究工作，本項目實現了預期研究工作目標。主要成果包括： （1）大型燃氣輪機葉片熱障塗層系統的定量評估：基於ETREE，建立了脈衝渦流檢測大型燃氣輪機葉片熱障塗層的理論解析模型，探究了檢測信號中各頻率分量與塗層各層材質/厚度的關聯規律；結合正問題求解模型，建立了基於Levenberg-Marquardt算法的高效反演模型，實現了對熱障塗層結構中陶瓷層、粘接層的減薄以及粘接層材質劣化的定量評估； （2）核電站蒸汽管道自然腐蝕缺陷的定量評估：結合ETREE，建立了脈衝渦流檢測核電站蒸汽管道自然腐蝕缺陷（缺陷導電率非零）的理論模型，探究了檢測信號及其特徵與腐蝕缺陷深度和導電率的關聯規律，建立了基於三維磁場信號峰值和峰值時間的反演模型，實現了對核電站蒸汽管道自然腐蝕缺陷的定量評估； （3）石油鑽井套管壁厚減薄的分類識別和定量評估：基於ETREE解析法，建立了脈衝渦流檢測石油鑽井套管壁厚減薄缺陷的解析模型，推導了石油鑽井套管壁厚減薄缺陷脈衝渦流信號的理論表達式。提出時域切片積分（Time Slice Integration，TSI）作為脈衝渦流信號特徵，探究了該信號特徵與雙層套管壁厚減薄缺陷的關聯規律。通過分析，採用基於TSI的權函式對缺陷進行分類識別和定量評估； （4）核聚變反應堆內部線圈套管導體偏心的定量評估：結合快速三維有限元仿真方法（Ar法），建立了多頻/脈衝渦流檢測核聚變反應堆內部線圈套管導體偏心的三維仿真模型，探究了檢測信號與套管導體偏心程度的關聯規律；提出了一種核聚變反應堆內部線圈套管導體偏心的反演模型，實現了對磁體套管導體偏心方向和偏心大小的有效評估； （5）基於柔性線圈的脈衝渦流無損檢測試驗平台：採用模組化設計，結合柔性線圈加工技術、感測器陣列技術、三維磁場測量技術和磁場梯度測量技術等，搭建了曲面金屬構件脈衝渦流檢測系統，通過試驗研究，驗證了所提出的曲面金屬構件脈衝渦流檢測技術正問題和逆問題求解模型； （6）新型脈衝渦流信號特徵和磁場測量技術：提出了脈衝渦流檢測差分信號提離交匯點特徵，不僅有效抑制了提離噪聲，而且提升了檢測靈敏度和定量精度；提出了基於磁場梯度測量的脈衝渦流檢測技術，實現了對金屬構件亞表面腐蝕缺陷和層間腐蝕缺陷的量化評估和可視成像。 在以上研究中，共發表期刊論文14篇，其中SCI國際期刊論文4篇，國內期刊論文10篇，國際會議論文11篇。
