[發明專利]基于量子點紅外熒光顯示技術的焊縫檢測方法

無效

• 申請號: 201110403646.0
• 申請日: 2011-12-07
• 公開（公告）號: CN102495078A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 魏臻;王茂榕;邢志廣;趙思寧;趙彩敏;萇浩;姜嘯宇;鐘聲
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: G01N21/91
• 分類號: G01N21/91;G01N21/64
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

技術領域

本發明屬于金屬焊縫無損檢測技術領域，涉及利用半導體量子點紅外熒光顯示的檢測過程，特別是一種能夠無損檢測納米級金屬焊縫的方法。

背景技術

在鐵路橋梁建設、城市樓房建設、石油化工等諸多方面的施工中，都會涉及到大量的金屬管道及金屬鋼板的鋪設工作，管道或者其他金屬之間的連接大多采用焊接方法進行施工。但是為了保證金屬焊接的工程質量，就需要對焊接結果進行評估和無損檢測。

目前的焊接質量檢測方法主要有三種：在焊接過程中通過對焊接出現的各種光電磁信號及焊接狀態進行監測，估計焊縫質量；通過紅外無損檢測手段對焊后焊縫內部缺陷進行檢測；通過基于攝像頭的視覺方法對焊后焊縫表面缺陷進行檢測等。

更傳統的檢測方法有磁粉檢測、超聲檢測、射線檢測，電磁渦流檢測等，近些年來又出現了金屬磁記憶檢測。

超聲法對焊縫表層檢測較為有效，檢測時需要耦合劑，效率較低。射線檢測時必須采取安全防護措施，以防止對檢測人員身體的傷害。渦流檢測建立在電磁感應基礎之上，其實質是檢測線圈阻抗的變化，若焊縫存在缺陷，就會產生渦流的磁場強度和分布，使線圈阻抗發生變化，通過檢測這個變化就可以檢測到焊縫缺陷，但是整個過程非常繁瑣，實現起來有一定的難度。電磁渦流檢測技術只適合檢測已存在的焊縫內部缺陷，而對于發現和預測缺陷產生的部位、因材料疲勞產生突發性破壞問題則無能為力。金屬磁記憶檢測技術到可以彌補這方面的不足。金屬磁記憶檢測技術是基于金屬磁記憶效應而發展起來的，金屬磁記憶效應是指鐵磁性金屬(常見的鋼鐵等)零件在加工過程中，由于受載荷和地磁場共同作用，在應力和變形集中區域會發生具有磁致伸縮性質的磁疇定向和不可逆的重新取向，這種磁狀態的不可逆變化在工作載荷消除后仍然能保存下來，記錄該處的微觀缺陷或應力集中的情況。通過檢測被測件的磁場強度和磁場梯度分布情況即可確定應力集中或存在缺陷的位置。但是如果金屬中加入了摻雜，就會改變原有的磁記憶狀態，這種檢測方法就會出現一定的誤差，影響檢測的結果。

以上技術可以看出，在現有的檢測方法中，既有優點又有缺點。大多只適用于金屬表面的缺陷檢測，或者檢測精度太低無法達到所需的要求。能夠進行深層檢測的超聲檢測法對表面微米及納米級的裂縫反應不靈敏。視覺成像法較為準確，但是圖像的提取與處理過程又非常繁瑣。對于金屬焊縫深層的缺陷與納米級微小缺陷的檢測手段還欠缺。對于批量化生產和焊接檢測，急需一種簡潔、快速、高精度的檢測方法。

發明內容

本發明目的是解決現有技術中存在的檢測精度低，檢測過程繁瑣的問題，提供一種新的基于量子點紅外熒光顯示技術的焊縫檢測方法。該本方法是在不破壞焊縫的前提下檢測焊縫的缺陷，屬于無損檢測范疇。

本發明提供的基于量子點紅外熒光顯示技術的焊縫檢測方法所涉及的檢測過程包括：

(1)焊區表面的初步清理，去除焊區表面雜質對檢測結果的干擾；

(2)量子點紅外熒光材料的加入，在焊縫區表面均勻地涂一層滲透劑膠體，膠體內部含有量子點材料，隨著膠體的滲透作用量子點也會隨之進入到缺陷的內部；

(3)擴束紅外激光光束掃描，實現激光能量對紅外熒光材料的激發輻射；

(4)紅外探測器檢測，實現圖像的采集，獲取包含缺陷部位的焊接區紅外輻射熱像圖像；

(5)缺陷記錄與分析，由圖像的預處理過程，對缺陷的大小、形狀及面積進行統計與分析，實現位置缺陷的預測功能。

第1步所述初步清理過程采用的是有機溶劑丙酮，經清理后可有效去除焊區表面有機物，排除雜志有機物存在紅外輻射的干擾。

第2步所述量子點紅外熒光材料的加入中，所述的量子點紅外熒光材料的制作過程是以膠體為載體，在缺陷的內部膠體作為量子點材料的固定劑，當膠體滲透到焊縫缺陷處以后，量子點材料也會隨之進入到缺陷深處，在后期表面的清理過程中量子點材料仍然可以存在于缺陷處，可以保證在檢測過程中不會有缺陷被遺漏掉。

所用量子點的線度在5nm～8nm，紅外輻射波長為850nm，由于其線度非常小，因此可進入到5nm～100nm的缺陷中，實現納米級缺席的檢查。