[发明专利]用于测量钢结构的状态的方法和装置

说明书

技术领域

本发明包括如专利权利要求1的前序部分中所述的测量钢结构的状态的方法。此外，它还包括用于对钢结构的状态执行这种测量的装置。该方法可以适用于检测由于例如腐蚀而导致的机械应力、疲劳和金属损耗。

更具体地说，本发明涉及一种测量钢结构的状态的方法，由此脉冲形电流通过一对接触点施加在钢上，从而在通过重复采样测量的另一对接触点之间生成电势降曲线。要进行测量的钢可以借助于本身已知的布置既被磁化又被去磁化，该布置被用于在初始磁化曲线、无磁滞磁化曲线和磁滞磁化曲线的选定点对钢进行磁化。比较不同磁化程度上的电势降曲线，可以确定钢的状态或者状态的变化。在不使用磁化装置的条件下，可以测量一些类型的状态的变化，在这种情况下，该方法也可以适用于监测所有类型的导电材料。

背景技术

大的钢结构通常经受到不断变化的负荷，从而导致劣化。为了安全起见，检查和监测这种结构是重要的，以便发现在机械应力、腐蚀和侵蚀的这些状态中可能发展成严重缺陷的状态。

由于不可控制的情况，在构建(例如，在焊缝中或者邻近焊缝处)和工作这两个过程中可能都会无意识地出现机械应力。

为了测量相对机械应力，应变计或者其它装置通常用于检测钢中的小尺寸变化。通过使用这种方法，从安置该布置的时刻起测量关于绝对机械应力的变化，其可能性是更加有限的。然而，已知对巴克豪森噪声的测量和分析可以提供关于机械应力的信息(Rautioaho，R.H.和Karjalinen，L.P.的“Application of Barkhausen noise measurementsto residual stress analysis in structural steels”，Proc.ScandinavianSymposium in Materials Science，1983年6月20-21日，OuluFinland，第179-185页)。

而且，应当注意，机械应力会导致磁性变化，并且已经尝试使用此现象作为用于测量钢中的机械应力的基础(Lugg M.C.的“Theeffect of stress on the ACFM technique”，Controller C HMSO，London，1987年)。

根据挪威专利150136，已知一种基于由于激发脉冲形电流而测量稳定电压或者电势降的方法。当结构处于最好是已知的初始状态下的时候以及在工作期间，在很多接触点之间测量电压降。将所测量的电压降彼此相互比较，并且形成用于检测主要由于裂纹和材料损耗而引起的结构状态的变化的基础。

所施加的电流是脉冲形的。在每一个电流阶跃(step)上，由于趋肤效应，所测量的电压降将会遵循瞬态曲线，在上面的专利中将其称为干扰，并且该方法假设：在进行测量之前，电压降的瞬态部分已经衰减。因此，根据该专利，对于考虑电压降的瞬态部分以提供关于结构中的可能缺陷或者变化的信息，存在偏见。缺点是，对于具有大的壁厚度的大管而言，瞬态时间长，并且，由于实际应用以及其它的原因，在瞬态衰减之前进行测量。因此，这些测量受到由于结构应力变化或者管的内压变化所引起的铁磁性变化的影响，在对腐蚀或者裂纹的测量中，所述铁磁性的变化被认为是干扰。

挪威专利172868的说明书描述了一种测量钢中的机械应力和疲劳的方法。该专利主要描述了一种基于根据脉冲形激发电流测量瞬态电压响应的方法。对于结构的不同状态，在多个接触点之间测量两个这样的瞬态电压降。对所测量的瞬态电压进行比较，并且将其作为计算机械应力和疲劳程度的基础。但是，该专利没有描述此方法如何响应于疲劳。此外，这些测量都没有考虑在电压响应的稳定部分中固有的信息，其中包括关于疲劳的重要信息。

发明内容

本发明的主要目的是，提供一种监测不同类型的结构的方法，该方法能够比已知的方法更快地检测出可能导致缺陷的状态。使用该方法可以在尽可能最早的时间检测钢中的由于疲劳所引起的变化，例如，检测由于疲劳所引起的表面上的微裂纹，由此，在尽可能最早的时间确定由于疲劳所引起的劣化程度。与已知的方法相比较，对裂纹的检测灵敏度和量化提高了，而且可以预期的是，对金属损耗测量的可靠性和精确度也提高了。

在权利要求1中陈述了本发明。在权利要求2至10中陈述了进一步的特征和细节。该方法可以适用于检测钢中的机械应力、疲劳、裂纹和金属损耗(例如，腐蚀)。主要地，可以在各种各样的导电材料中监测金属损耗和裂纹。

本发明基于这样的想法，即，在监测腐蚀、侵蚀和裂纹时，还从电压降或者电势降的瞬态曲线部分中导出信息。