钢丝绳定量无损检测现状

　　钢丝绳是工程中主要的承载构件,广泛应用于煤炭、冶金、交通、运输、建筑、旅游等国民经济各主要行业和部门,其安全使用问题备受关注。长期以来人们对钢丝绳采用人工目测和定期更换的方法来避免事故的发生,但是人工目测法可靠性差且效率低,定期更换则造成巨大浪费,据统计,更换下来的钢丝绳中70%以上仅有很少甚至没有强度损耗^[1]。

　　因此,研制可靠检测钢丝绳状态的无损探伤设备成为当务之急,钢丝绳无损检测技术也由此不断发展。从1906年世界出现第一台钢丝绳探伤仪到现在,理论上探讨过的钢丝绳无损检测方法很多,包括超声波、声发射、电涡流、射线、光学及磁检测法等,其中只有磁检测法得到了实践和推广;其它方法或因检测信号易受干扰,检测结果难以记录;或因设备费用太高,检测局限性太大,均未推广应用。经过多年的探索和实践,钢丝绳无损检测技术取得了显著的进步,对应不同工业场合的各种钢丝绳探伤仪也相继出现。然而,因为钢丝绳本身结构和使用环境的不同,检测时钢丝绳相对传感器的径向晃动和不规则扭转,钢丝绳的拉伸程度,损伤的深度、宽度和形态,环境温度的变化及外界的电磁干扰等,都会对检测信号产生较大影响,而且当前尚无可靠的损伤评价标准,要对损伤作出定量分析很困难。以下对当前主要的钢丝绳无损检测方法进行分析和比较,并对实施钢丝绳定量无损检测时遇到的主要困难进行探讨。

　　1　主要的钢丝绳无损检测方法及其特点

　　钢丝绳无损检测包括两方面内容,即局部损伤检测和截面缺损测量。对这两种损伤,传统的磁检测方法有漏磁通法、主磁通法和回路磁通法,相应的检测元件有感应线圈、霍尔元件和磁通门等,目前传感器探头有向多种磁感应元件组成的混合探头发展的趋势。20世纪90年代以后提出的检测方法包括磁致伸缩法和声发射-超声法。探伤设备的分辨力、检测信号的特点及可靠性、辅助检测电路的结构以及后续信号处理,均由传感器探头的结构和所用检测元件决定,下面以传感器的类型为依据分析当前主要的钢丝绳无损检测方法。

　　1.1　感应线圈检测法

　　感应线圈传感器的结构如图1所示,永磁体将钢丝绳的被测区域沿轴向磁化至饱和,钢丝绳内的磁感应强度B保持恒定,穿过钢丝绳的磁通量与钢丝绳的横截面积成正比,因而测量钢丝绳的轴向主磁通,可以定量检测钢丝绳的截面缺损;对于局部损伤,断口处会产生漏磁场,通过测量钢丝绳表面的漏磁,可间接确定钢丝绳的局部损伤。感应线圈检测法最大的缺点是传感器的输出和检测速度有关,检测速度不均匀时传感器输出信号产生畸变,极低速时无输出。同时,速度不均匀会造成检测信号在时间轴上的压缩或拉伸,不利于后续信号处理,因此需将时域采样信号转换成空间域的等空间采样信号以消除速度的影响。线圈传感器要求稳定的检测速度,尽管目前的线圈传感器加入了霍尔元件等消除速度因素的装置,并在后续信号处理中加入了速度归一化环节,但为了使检测结果可靠,仍然需要稳定的速度。