钢结构件安全管理领域“零”的突破:微磁基础传感器实时监测应力并探伤(一)

在生产制造和社会服务领域,包括大型设备在内的钢结构件安全保障对于基础设施安全、经济社会稳定运行意义重大。桥梁悬索、拉索应力监测和探伤、螺栓应力监测和探伤在这些钢结构件事故预防中发挥着极其重要的作用。相关安全管理部门普遍重视应力监测和探伤,一些高科技公司研发生产应力监测和探伤技术设备满足安全运行需要。

钢结构件安全事故及其原因
通常高强度应力疲劳和损伤可能会引发严重安全事故。诸如桥梁悬索和拉索断裂事故、桥梁主体垮塌事故、螺栓断裂事故等钢结构件安全事故的发生,多数是因为高强度应力疲劳和损伤并长期失检失修。
据媒体报道,2021年12月18日,湖北省大广高速与沪渝高速花湖互通枢纽匝道垮塌,发生桥梁侧翻,现场3人死亡、4人受伤。
相关专家分析认为匝道桥垮塌是因为该段桥梁长期重载,致使其钢结构件因为应力过于集中而受损,却长期得不到监测和修整,损伤累积到一定程度后爆发问题,出现垮塌。

传统钢结构件探伤方法及其局限
传统钢结构件无损探伤技术包括X射线、γ射线、超声波、磁粉、涡流、渗透(荧光、着色)等,各自存在自身缺陷,难以确保设备运营安全。
x射线探伤和γ射线探伤原理是利用x射线、γ射线或其他高能射线穿透金属材料,由于材料对射线的吸收和散射作用不同,使胶片感光不一样,在底片上形成黑度不同的影像,据此来判断材料内部缺陷情况。射线探伤要求工作表面平滑,且高度依赖检验人员经验,只能辨别缺陷种类、无法直观体现缺陷形态。而且射线辐射会严重威胁操作人员的身体健康。
超声波探伤原理是在均匀的材料中,缺陷的存在造成材料的不连续,从而造成声阻抗的不一致。根据反射定理,超声波在两种不同声阻抗的介质交界面上会形成反射,反射波的能量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。超声波无法探测应力集中部位,另外缺陷的尺寸小于波长时,超声波将绕过缺陷而不能反射。
磁粉探伤原理是利用工件缺陷处的漏磁场与磁粉的相互作用。铁磁性材料制品缺陷处磁导率与正常部位磁导率存在差异,磁化后这些材料不连续处的磁场将发生畸变,磁通泄漏处工件表面产生了漏磁场,从而吸附磁粉形成缺陷处的磁粉堆积——磁痕,在适当的光照条件下,可显现出缺陷位置和形状。磁粉探伤需要磁化,操作程序过于复杂。
涡流探伤利用电磁感应原理,用激磁线圈使导电构件内产生涡电流,借助探测线圈测定涡电流的变化量,从而获得构件缺陷的有关信息。涡流探伤需要检测线圈激磁。
渗透探伤是利用毛细现象检查材料表面缺陷的一种无损检验方法,包括渗透、清洗、显象和检查四个基本步骤,但不适用于结构疏松的粉末冶金零件及其他多孔性材料探伤。

基于磁探测的应力监测和探伤的原理与优势
磁探测从空中到地面,再到水下,可以全范围覆盖、全天候进行。金属磁记忆探伤属于新型磁探测技术,是一种利用金属磁记忆效应来检测部件应力集中部位的快速无损检测方法,能替代传统无损探伤技术。
所谓金属磁记忆效应是指:铁磁性材料在加工和运行时,在应力和变形集中区域会发生磁畴组织定向和不可逆的重新取向。金属构件表面的这种磁状态“记忆”着微观缺陷或应力集中的位置,即所谓的磁记忆效应。
磁异常探测理论认为,当磁探测传感器位置与铁磁性目标的距离大于3倍目标几何尺寸时,可以把铁磁性目标简化成磁偶极子模型,不考虑地磁背景场情况下,磁场总强度B大小可以由下列公式计算出来。(见文后图片)
式中,
μ—磁导率;
m—磁偶极子磁矩;
r—距离;
θ—方位。
它在空间一点 P 产生的磁场 Br分布示意图如下图所示:(见文后图片)
由此公式可知,磁感应强度大小与距离成立方衰减关系。当处于地磁场环境中的铁磁性构件受到外部载荷作用时,该部位会出现磁畴的固定节点,产生磁极,形成退磁场,在金属表面形成漏磁场。该漏磁场强度的切向分量Hpx具有最大值,而法向分量Hpy改变符号并具有零值。这种磁状态的不可逆变化在工作载荷消除后依然保留记忆下来。
基于金属磁记忆效应的基本原理制作的检测仪器,通过记录垂直于金属构件表面的磁场强度分量沿某一方向的分布情况,能够对铁磁性金属构件内部的应力集中区,即微观缺陷和早期失效、损伤等进行诊断,防止突发性的疲劳损伤。金属磁记忆方法与X射线、γ射线、超声波、磁粉、涡流、渗透(荧光、着色) 等方法相比较,具有这些优点:不需要专门的磁化装置;不需要对表面进行清洁处理;不需要采用耦合技术;可快速、准确检测出应力集中部位;既可检测现有缺陷,亦可根据内应力变化预测未来可能发生的缺陷。
钢结构件应力监测和探伤装置主要由基于磁异常原理研发的微磁基础传感器阵列组成。钢结构件应力监测和探伤装置属于国内首创,其突破传统探伤原理的诸多局限,可以提供新的应力监测和探伤方案,以便使用者在不同场景中选择适合其需要的应力监测和探伤仪器。

国创智能微磁基础传感器监测桥梁钢结构件应力和探伤
严重的钢结构件安全事故会造成生命、财产损失。监测钢结构件应力判断损伤趋势才能有效预防事故发生。应力监测和探伤是包括大型设备在内的钢结构件安全监测的重要内容。
微磁基础传感器基于地磁信息采集、计算、传输、显示的原理,利用金属磁力学原理和金属磁记忆效应,监测桥梁钢结构件应力变化,为包括大型设备在内的钢结构件管理部门提供安全保障。基于巨磁阻抗效应的国创智能微磁基础传感器具有灵敏度高、响应速度快、功耗低等优势。采用国创智能微磁基础传感器测量金属材料的内应力,分辨率最高可达公斤级。
以风电塔筒为例,当螺栓在正常使用时,其承受的拉力主要来源是塔筒倾斜产生的不对称重力,以及侧向风压产生的推力。因此,其圆周上每个螺栓都会有一个拉力,并会随塔筒倾斜度和风向、风力发生微小的变化,但总体都有一个相对固定的拉力,大小约为100kN。一旦有螺栓松脱,其拉力将分散给其它未松脱的螺栓,而其拉力将降至零或者一个很小的数值。
基于此原理24小时实时监测每个螺栓的拉力,一旦其数值发生变化,且与风向、风力不相关,而塔筒并未出现严重倾斜,即可准确判断出该螺栓是否发生松动。此外,风电塔筒是一个超高钢结构体,也可以借助螺栓应力监测系统对其是否倾斜、结构受力及其分布情况进行24小时实时在线监控,从而构成一整套风电塔筒结构安全监控系统。
基于金属磁记忆效应原理工作的螺栓应力监测仪器,其核心部件为国创智能微磁基础传感器。螺栓应力监测系统可作为一个独立的分布式测量与控制系统使用,不仅应用于风电塔筒应力监测,还可广泛应用于其他包括大型设备在内的钢结构件应力监测。
包括大型设备在内的钢结构件安全管理离不开应力监测和探伤技术设备。一些具有前瞻性的高科技公司关注基础设施安全保障需要,研发生产新的技术设备,服务生产制造和社会服务行业。国创智能长期从事微磁基础传感器、磁记忆应力监测和探伤设备的研发生产,应用于诸如桥梁主体垮塌事故、桥梁悬索和拉索断裂事故、螺栓断裂事故等钢结构件安全事故预防,在基础理论、工程实践和产品生产制造方面均具有丰富经验,得到业界高度关注。

个人还是不会同意强制疫苗,一会签不能打的证明,一会告诉你证明无效,你现在能打。。。换谁谁不咯噔咯噔。。。完了还在这里控制开单医生,有被控专业失德可能。。。所以要解决文中的问题,感觉首诊负责制更合理,即参考长期家庭医生/长期复诊的唯一主治的意见比较合适。毕竟按着指南来办事,不出问题算好彩,出了就是不会说话的规则背锅,留下不明不白的病人。。。

#已发现的黑匣子连夜送往专业机构译码#【新华视点|聚焦东航客机坠毁事故调查新进展】#目前正全力寻找另一部黑匣子# 在23日召开的“3·21”东航MU5735航空器飞行事故国家应急处置指挥部两场新闻发布会上,公众关心的黑匣子、失事当天航路天气和机组状况、现场搜救进展等问题,都有了最新回应。#已发现黑匣子为话音记录器#

  进展一:发现一部黑匣子

  23日16时30分左右,在事故现场主要撞击点东南方向约20米处的表层泥土中发现了失事客机上两部飞行记录器(黑匣子)中的一部,现场调查人员对记录器进行了初步检查,记录器外观破损严重,存储单元外观也存在一定程度的损坏,但相对比较完整,初步判定为驾驶舱话音记录器。

“我们已将其连夜送往北京的专业机构进行译码。”民航局航空安全办公室主任朱涛说,记录器所记录的数据下载和译码需要一定的时间,如果内部存储单元出现损坏,则可能需要更长的时间,完成译码后,将为分析判断事故原因提供重要的证据。

  “由于本次事故情形比较罕见,空管雷达显示飞机是在巡航阶段突然下降高度,且下降率很大。尽快找到机上黑匣子,送到专业实验室进行译码,对梳理事故链条、还原和分析事故原因非常重要。”民航事故调查中心主任毛延峰说。

  黑匣子是什么?相关专家介绍,飞机一般装有两部黑匣子,其中一部为飞行数据记录器,记录着飞机的高度、速度、航向、俯仰角、滚转角、垂直速度等重要参数,在发动机启动时开始记录,发动机停车后终止记录。另一部为驾驶舱话音记录器,可以记录四个通道声音,分别为机长通道、副驾驶通道、备用通道、环境通道声音。

  毛延峰介绍,失事飞机的两个记录器外表面都是橘黄色,颜色非常醒目,便于搜寻发现,且具有可以抵抗高过载冲击撞击(3400g,6.5毫秒)、耐高温(1100度持续60分钟火烧)、耐海水浸泡(30天)等特性,不易损毁,可以在事故发生后帮助分析飞机状态、机组操作情况以及在驾驶舱面临的状况。

  在事故现场,各方正在组织技术力量,使用专业物探设备对事故现场地面以下区域实施探测,同时以主要撞击点为中心,扩大搜索半径范围,组织开展拉网式搜寻,全力寻找另一部黑匣子,推进调查分析进度。

  除了寻找黑匣子,调查人员通常还会搜集其他与空难成因有关的信息。

  “空难调查专业性极高,是一个非常复杂、严谨的过程。”中国民航科学技术研究院航空安全研究所所长舒平说,这意味着事故调查除了依赖黑匣子,现场调查以及实验验证等方面的调查也是十分重要的,需要具体问题具体分析。

  进展二:公布当时航路天气和机组状况

  “飞机失事时,航路上天气适航,无危险天气。”东方航空云南有限公司董事长孙世英在23日的新闻发布会上表示,飞机自昆明起飞一直到在航路上突然下降高度之前,机组与空管单位均保持正常的通信联系。

  东航MU5735航班是否出现过安全故障?是否在起飞前进行过安全检修?飞行员情况如何?

  “这架飞机是2015年6月22日引进,飞机维修一直严格按照维修技术方案实施,技术状况稳定正常。起飞前,飞机符合维修放行标准和适航要求,正常放行。”孙世英介绍了失事飞机的基本情况。

  记者了解到,截至事故发生时,东航MU5735航班共飞行8986架次,总计18239小时。

  “机上三名飞行机组人员的职务分别是机长、副驾驶、飞行学员。”东航客户委员会总经理上官雪民说,一般航班运行对于机组要求最低是两位,即责任机长和第一副驾驶。责任机长负责整个航班的运行安全,第一副驾驶配合机长完成航班任务,第三位是二副学员,不是机组必要成员,作为观察员,可以帮助其建立飞行经历,增加飞行经验。

  孙世英介绍,三位飞行员的飞行执照和健康证都在有效期内,健康状况良好、飞行经历完备,符合局方要求。三人飞行总经历时间分别为:6709小时、31769小时、556小时。

  事故发生后,东航已将该公司所有737-800执飞航班的飞机全部控制在地面,空中的航班落地后不再执行航班。

  “东航正全面开展安全隐患大排查,飞机的停飞并不代表波音737-800必然存在安全隐患,而是一种遇到突发重大事故后的应急反应,是一种对旅客负责任的行为,一切还是要以调查组的结论为准。我们将严格按照民航安全管理规定,有序开展相关工作。”孙世英说。

  进展三:现场发现遗体残骸并完成家属对接

  在新闻发布会上,广西消防救援总队总队长郑西介绍,截至当日19时,消防救援人员共搜寻区域面积4.6万平方米,发现有部分飞机残骸和遗体残骸,已移交调查工作组。

  郑西说,23日下午,300余名消防救援人员主要对事故区域东面林区进行搜寻。在外围,发动涉及飞机航线范围内的4个乡镇专职消防队、17个乡镇的266名网格员和速报员参与搜寻工作。

  23日,受短时强降雨影响,事故核心区域形成了部分积水深坑,对事故调查和搜救工作造成了一定影响。记者看到,现场道路泥泞,脚踩在路上,会陷下去很深,前一日紧急开辟的一条通往事故核心现场的道路已经修通。

  为方便雨天通行、开展搜救工作,工作人员在泥地上铺设了一条竹编的小道。他们还调集消防泵,在核心区坠机点西边2米处的积水点开展排水作业,为事故原因调查清除障碍。

  走进事故核心区域,记者看到,山林间有一大片焦灰地块,山谷间被撞出一个深坑,煤油泄漏的味道扑面而来。大小不一的飞机残骸、碎片以及零碎衣物布料等散落山林各处。

  在现场,记者看到,部分失联乘客家属在附近的山坡上布置了一个简单的祭奠平台,摆放着一些鲜花等。

  上官雪民表示,目前工作组已全部完成旅客家属对接,为每户旅客家属制定保障方案,并已组建300名人员的援助队伍,确保每户旅客家属有3名以上工作人员提供支援保障。在后续工作中,工作组将详细听取家属诉求,按照“一户一册一专班”工作要求,持续优化援助工作。


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