[发明专利]用于检查由施加于结构的复合材料构成的修补部或接头的系统

说明书

本发明涉及用于复合材料接头和修补部的检查技术。在此背景下，本发明提出了一种用于检查由施加于结构的复合材料构成的修补部或接头的系统，该系统包括以热和/或振动刺激激发或能够以热和/或振动刺激激发的至少一个元件（2、10），该至少一个激发器或可激发元件（2、10）被整合到修补部（1）或接头中。

技术领域

本发明涉及用于检查材料的技术。更具体而言，本发明涉及用于检查复合材料接头和修补部的技术。

背景技术

复合材料正越来越多地被用于各种工业领域中。航空航天部门是使用这种类型的材料最多的领域。然而，石油、天然气和能源行业正在跟随这一趋势，这主要是根据高电阻/重量关系、抗腐蚀性以及“冷”施加这些材料的可能性。在石油和天然气行业中，冷施加接头和修补部的可能性很具吸引力，这是因为它消除了隔离环境并确保其没有燃烧和爆炸的风险的需要。

石油、天然气和能源行业中正在建立复合材料的两种类型的用途：使用复合材料的修补部；以及完全由复合材料产生的结构元件。第一种涉及在金属结构元件上方施加一层复合材料，以用作防腐蚀的屏障或用作结构加强件。第二种类型主要涉及完全由复合材料制成的管和压力容器。

在石油、天然气和能源行业中，复合材料的故障的历史主要与组装中的缺陷或在现场施加涂层期间的问题有关。这是复合材料的修补部和保护涂层以及由复合材料制成的管之间的接头的典型情况。

在两种情况下，施加条件通常都是不理想的，从而导致将会出现缺陷的可能性更高，例如：粘附失效（在金属-复合材料界面和复合材料-复合材料界面上）；分层（复合材料的各层之间的粘附失效）；夹杂物（复合材料层之间存在气泡和异物）；以及复合材料中纤维的不均匀分布。还可能存在由部件制造过程引起的结构中的缺陷。

保护涂层和修补部中的缺陷可能会损害保护或结构加强件的功效。如果不检测和纠正，复合材料管结构的接头和连接中的缺陷可能会发展并导致操作故障，从而产生产品泄漏的风险。

使用复合材料来修补金属管已在现场发展起来；然而，缺乏有效的现场检查技术极大地限制了其使用。因此，由于当前使用这些材料，所以有必要在现场检查施加的涂层和形成的修补部，以及由复合材料制成的结构中的连接和接头。

剪切散斑干涉成像（shearography）和热成像设备能够执行对复合材料的无损检查。然而，使用剪切散斑干涉成像或热成像来检测内部缺陷需要在复合材料内产生热梯度（激发）。除了热激发之外，剪切散斑干涉成像还可与振动激发一起使用，以检测缺陷。

当前的现有技术包含一些修补部监测技术，其中传感器被插入修补部内，因此其可被持续监测。

例如，文献ES2368541B1披露了一种用于使用复合材料来修补金属航空结构的过程。该方法包括在飞机的结构和使用复合材料的修补部之间插入光纤，从而允许实际检查修补部的完整性。

文献CN101561400B也披露了一种方法，其用于使用复合材料来修补飞机的结构损伤，将光纤插入到修补部中，以通过光纤布拉格光栅（FBG）来监测修补部的完整性。使用该技术，可实时地监测修补部。

然而，持续（在线）监测技术非常昂贵，这是因为它们需要完全专用于监测的系统。

因此，在当前的现有技术中，需要一种低成本的技术，该技术将允许使用热和/或振动激发来检查由复合材料制成的修补部或接头。

如将在下面进一步详述的，本发明试图以实用和高效的方式来解决上述现有技术中的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种低成本、非常有效的系统，以检查由施加于结构的复合材料制成的修补部或接头。