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(二)

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。
因桥梁拉索断裂造成桥梁垮塌的严重事故也时有发生。如广州海印大桥斜拉索上端裸露的钢丝用脆性的水泥砂浆防腐,且该处水泥砂浆多年后未凝结,拉索高强钢丝长期裸露,最终导致高强钢丝腐蚀性断裂。
桥梁悬索安全事故也时有发生。悬索的腐蚀与水、气密切相关。悬索的大多数部位,如悬索桥主缆内部、主缆散索段,斜拉索、吊杆上下端预埋管内、悬索锚头等往往没有明显的水存在,但是,由于它与大气相通,相对湿度高,腐蚀也很容易发生。
通常高强度螺栓应力疲劳和损伤也可能会引发严重安全事故。某轧钢厂对厂房结构检查时,发现一根桁架吊车梁下弦节点板上中间斜杆的角钢上有一条贯通裂缝。一段时间后,当钳式吊车通行时,这根梁严重下垂,梁的斜杆、竖杆以及弦杆等处的裂痕都明显增大。经调查,发现事故原因是在风荷载作用下,屋盖钢桁架与立体框架梁间产生相对移动,使吊管式悬挂节点连接中产生弯矩,从而使高强度螺栓承受了反复荷载,出现疲劳和损伤。

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拉索应力预防安全事故
桥梁拉索事故造成重大生命财产损失。只有通过桥梁拉索应力监测进行损伤趋势监测,才能有效预防事故发生。因此研发桥梁拉索应力监测系统、生产桥梁拉索应力监测设备十分必要。
国创智能微磁基础传感器在桥梁拉索应力监测中的应用,基于地磁信息采集、计算、传输、显示的原理,利用金属磁记忆效应,检测钢索应力变化,为桥梁管理部门提供安全保障支持。
金属磁记忆效应无损检测是一种新型检测手段,能快速检测部件应力集中部位,应用在钢结构安装、卸载、改造、加固等过程中。基于金属磁记忆效应原理工作的检测仪器,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,可以对构件的应力集中程度以及是否存在微观缺陷进行评价,能够诊断微观缺陷、早期失效和损伤等。
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、功耗低的综合优势。国创智能微磁基础传感器用来测量金属材料的内应力,其分辨率最高可达100pT,其显著优势是无损、非接触、24小时在线监测、应力过度集中预警,完全可以精准监测桥梁拉索应力变化趋势,预防由桥梁拉索引起的安全事故。
高效精准的桥梁拉索应力监测技术设备以微磁传感器为基础研发生产。国创智能从事微磁基础传感器及其应用系统研究、开发与生产,其代表性产品——pT和nT级超高精度阵列式微磁基础传感器,奠定桥梁拉索应力实时在线监测的坚实基础。
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,应用于诸如桥梁拉索和悬索断裂事故、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。

#ohmsingto[超话]#
时间过得好快啊,又到了一年一度Komchadluek Awards颁奖典礼的时候了,有些事情无法改变而终究成为了遗憾。于清明而言,第16届kcl是带有惊喜也是带有遗憾的,惊喜的是没想到它会获奖,遗憾的没能看到和P‘Aof一同领奖[失望]
总之,清明这部让大家全心全意付出的作品,能被观众所喜爱能被铭记于心也算是最好的结果了❤️
:“最终,我们所有人一起认真完成、用心倾注的作品,有人看到了它并把它铭记于心"

560亿顶流基金经理李晓星最新发声:新能源是最有吸引力的成长板块,消费板块有不小绝对收益空间

问:从具体行业来看,首先,我们来谈一谈能源的新与旧。请问您如何看待新旧能源之间的交替?作为传统能源的代表,煤炭行业为何近期在市场普遍下跌的情况下涨势较好?未来新能源板块的投资机会又有哪些?

李晓星:类似于美元体系,就算逐渐走向终结也是比较长的过程。可能看30到50年的维度,我们的确认为化石能源会用得越来越少,但不可否认,现在的整体供应链体系,以现在的能源结构来说,不可能现在就抛弃化石能源。所以在未来几年之内,化石能源依然会发挥较大的作用。

随着我们新能源的装机越来越多,可能会逐步走向以清洁能源为主的过程。但这个可能会需要10年、20年、30年的过程,这是我们对新旧能源的看法。新旧能源都要有,传统行业可能更多是现金流,就是我们活在当下,新能源可能代表未来,是未来的方向。

我们认为未来新能源板块的机会还是比较大的,核心原因在于,第一交易拥挤的问题在解决,第二从估值分位来讲,一是通过自身业绩高速增长,二是通过股价下跌,新能源板块从历史上来看已经处于比较低的历史分位了。再看未来2-3年甚至从3-5年的维度来看,依然会维持比较快的业绩增长。从成长股投资的角度来说,我们依然认为新能源是最有吸引力的成长投资板块。

问:作为“稳增长”的重要抓手,基建行业今年以来被市场寄予厚望。接下来,我们来谈一谈基建板块的新与旧。请问在旧基建和新基建板块中,哪些细分行业更具投资价值?

李晓星:原来的旧基建更多和所谓的价值股更相关,新基建可能跟新兴更相关。我们理解的旧基建,包括公路、铁路、大桥这些的建设,可以看到和水泥、工程机械的相关性更高。

所谓的新基建,像新能源的建设、数字中心的建设、自主可控软件的使用,这都和新基建相关。从投资来说,还是集中在新基建为主,包括刚才提到的新能源相关,计算机软件相关这些领域。

问:接下来,我们再看看消费的新与旧。传统消费行业(比如白酒)自去年一季度以来经过了长期调整,板块是否已经调整到位?促使传统消费板块在后市崛起的催化剂又是什么?

李晓星:传统消费行业,像白酒行业、餐饮行业相关的,包括必选品、酱油等等,调整幅度都不小。我们觉得从估值分位来说已经调整到位了。

看长期,可能半年、一年以上的维度,这些板块都是有不小的绝对收益空间的。只是说短期的结构性难以把握,因为疫情到现在的发展还在扩散中,这对于消费的影响不可否认。刚才我们也讲到,看一年以上维度,疫情终将结束。疫情结束的阶段,先要修复估值,业绩再跟上。看一年的维度,我个人感觉,所谓的“旧消费”进入到比较好的布局阶段。

问:新兴消费行业,比如医美行业在未来有何投资机会?

李晓星:从国家角度来说也整治了这个行业。长期来看有利于规范公司的发展,包括一些不良材料、焦虑传播等,都得到了一些整治。从未来来讲,新兴的消费行业在未来,只要是业绩能够持续兑现的公司还是有不错投资机会的。

问:军工也是典型的成长股,但是过去半年里经历了大涨大跌。请问这个行业未来投资的价值和风险点分别是什么?

李晓星:军工板块,从最开始的炒概念,现在已经变成看业绩的一个行业了,进入到了业绩增速和估值匹配的阶段。开年以来军工板块的调整幅度不小,原因在于去年四季报比较大程度的系统性低于预期。当时大家觉得这个板块是不是又开始进入不放业绩的阶段?

我们判断不是这样,可能是去年前三个季度的业绩增速很快,军工这些企业可能会把一部分的利润留到今年来放。 现在有些公告的一季报军工公司都还很不错,军工这个行业的逻辑没有问题,首先是全球进入到越来越动荡的阶段,拥有强大的军工装备才可以使我们生活得更安全,这没有问题。

第二个角度,目前的估值分位也不高,估值处于很低的估值分位。在之前很多年军工都只有概念没有业绩,这几年随着我们一些改革的出现,军工业绩逐渐释放,军工行业和几年前的情况不太一样,是可以赚业绩钱的一个行业。所以军工行业整体还是比较看好的。

问:香港市场一直以来走势相对独立。但过去一段时间表现差强人意,今年以来市场波动更是加大,恒生指数曾一度跌至18235,创2012年6月6日以来新低。请问您认为H股“跌跌不休”的原因是什么?市场现在是否已经筑底成功?同时,我们发现A/H指数不断攀升,同时在两市上市的企业A股相对H股更贵,您如何看待这个现象?

李晓星:对港股来讲,以投资A股为主的基金经理来讲,我们对港股也属于“学生”的状态,并不能说非常的专业。

做基金经理最重要的是要知道自己的能力圈范围,对A股我们在一定程度上是所谓的专家,但对港股肯定称不上是专家。 港股受很多重因素的影响,因为全球的资金都会在这里,但对于全球资金来说都不算主要的市场。一些其他市场出现波动的时候,很多资金会迅速撤离港股,天生给一个流动性折价。所以港股公司的估值要比A股天生便宜,因为最核心的原因在于它是偏不稳定的市场。

对于当前港股来讲,很多公司慢慢进入到价值投资的范畴,还是那句话,我们会把我们最重的仓位放在我们最熟悉的市场里面,对于自己不太熟悉的市场我们会有自己的观点,但这个观点可能并不一定对。#投资##价值投资日志[超话]#


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