[發(fā)明專利]一種利用有機(jī)力致熒光材料對服役承壓裝備的缺陷快速檢測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210080643.6
• 申請日: 2022-01-24
• 公開（公告）號: CN114705659A
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張喆;邵正旭;陳旭
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01N3/08;G06N3/04;G06N3/08;G06T5/00;G06T7/00;G06T7/11
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 王麗

本發(fā)明是一種利用有機(jī)力致熒光材料對服役承壓裝備的缺陷快速檢測方法，選擇有機(jī)力致熒光材料制備溶液，在構(gòu)件表面構(gòu)筑有機(jī)力致熒光涂層。通過含缺陷標(biāo)準(zhǔn)試樣的拉伸試驗，分別獲得不同載荷和不同缺陷深度和尺寸下的力致熒光圖像，通過圖像處理獲得力致熒光區(qū)域特征值和載荷及缺陷尺寸的關(guān)系，建立承壓裝備缺陷誘導(dǎo)力致熒光的圖像數(shù)據(jù)庫。在承壓裝備的表面涂敷有機(jī)力致熒光涂層，服役過程中在線監(jiān)測承壓裝備表面的力致熒光的響應(yīng)，利用力致熒光出現(xiàn)的位置快速定位內(nèi)部缺陷的位置；利用計算機(jī)視覺和人工智能技術(shù)對數(shù)據(jù)庫中的力致熒光圖像進(jìn)行識別、數(shù)據(jù)訓(xùn)練并建立訓(xùn)練模型；將實(shí)時采集到的力致熒光圖像帶入模型定量評估承壓裝備的缺陷尺寸和深度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于有機(jī)力致熒光對服役中的承壓裝備的產(chǎn)生缺陷進(jìn)行快速識別和定量評估的檢測方 法。

背景技術(shù)

承壓裝備中是石油化工和核電領(lǐng)域的關(guān)鍵設(shè)備，在使用過程中往往承受易燃、易爆和腐蝕性介質(zhì)。在 長期服役過程中，容器會產(chǎn)生腐蝕以及焊縫內(nèi)出現(xiàn)裂紋等缺陷，對于承壓裝備的安全服役造成重大風(fēng)險。 在服役過程中對承壓裝備由腐蝕和焊縫的開裂造成的內(nèi)部或外部缺陷的位置和尺寸難以實(shí)時監(jiān)測。因此， 開發(fā)針對服役承壓裝備的缺陷的快速識別和評估的檢測方法對服役承壓裝備在生產(chǎn)過程安全監(jiān)控預(yù)警至關(guān) 重要。

目前針對承壓裝備缺陷的檢測方法主要集中在超聲檢測、射線檢測、渦流檢測、磁粉檢測以及滲透檢 測。超聲檢測依賴于其超強(qiáng)的穿透性，具有較高的靈敏度，但對于復(fù)雜構(gòu)件的檢驗結(jié)果不令人滿意。射線 檢測可以直觀判斷承壓裝備內(nèi)部缺陷的尺寸及位置，但射線檢測對檢測人員傷害較大，同時對服役中的承 壓裝備檢測困難。渦流檢測能夠快速獲得內(nèi)部缺陷的信號，但對于缺陷的具體位置還需要聯(lián)合多種檢測手 段進(jìn)行復(fù)檢才能確定。磁粉檢測雖然操作方便，缺陷表達(dá)直觀，但受承壓裝備材料的限制，只能應(yīng)用于導(dǎo) 磁材料。滲透檢測僅能獲得表面或者近表面缺陷的形狀和尺度，無法獲得缺陷的深度，無法對內(nèi)部缺陷進(jìn) 行檢測，需要操作人員進(jìn)入承壓裝備內(nèi)部開展檢測。上述檢測方法的傳感器的檢測區(qū)域有限，大范圍快速 檢測困難，往往在承壓裝備定期檢修才能進(jìn)行，很難對服役中的承壓裝備的內(nèi)部缺陷進(jìn)行大范圍和快速的 篩查。因此，有必要開發(fā)針對服役承壓裝備缺陷產(chǎn)生的位置、長度和深度的大范圍、快速和直觀可視的檢 測手段。

熒光以其高靈敏度、響應(yīng)實(shí)時和可視化的特點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于光電器件、生物和危險物質(zhì)檢測等領(lǐng)域。 利用力致熒光現(xiàn)象對工程構(gòu)件的變形和損傷進(jìn)行實(shí)時可視化檢測是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域發(fā)展的重要方向。中 國發(fā)明專利“一種利用熒光量子點(diǎn)檢測和監(jiān)控機(jī)械部件裂紋的方法”(發(fā)明專利申請?zhí)枺篊N 201210586280 公開號：CN 103901003 A)公開了一種基于無機(jī)量子點(diǎn)的熒光響應(yīng)檢測機(jī)械部件的疲勞裂紋方法。中國發(fā) 明專利“一種動態(tài)監(jiān)測裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子的方法”(發(fā)明專利申請?zhí)枺篊N202110093811.0公開號：CN113008669A)公開了一種利用有機(jī)力致熒光對構(gòu)件表面的裂紋的斷裂韌性進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測的方法。綜上所 述，利用力致熒光材料監(jiān)測機(jī)械部件損傷僅有個例報道。上述方法主要應(yīng)用于工程構(gòu)件的表面裂紋的位置 和長度檢測，利用力致熒光對承壓裝備缺陷的深度，特別是內(nèi)部缺陷進(jìn)行快速檢測未見報道。

四硝基-四苯基乙烯(TPE-4N)具有金屬表面成膜性好，力致熒光響應(yīng)迅速的優(yōu)點(diǎn)。中國發(fā)明專利“一 種利用有機(jī)力致發(fā)光材料檢測機(jī)械部件的力學(xué)響應(yīng)的方法”(發(fā)明專利申請?zhí)枺篊N201810258759.8公開號： CN108680288A)公開了利用四硝基-四苯基乙烯(TPE-4N)材料檢測應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)和預(yù)測疲勞裂紋擴(kuò)展的方 法。這為利用有機(jī)力致熒光材料進(jìn)行承壓裝備的缺陷的監(jiān)測提供了可能。上述方法僅對構(gòu)件的整體應(yīng)力應(yīng) 變響應(yīng)檢測以及表面的疲勞裂紋的萌生和擴(kuò)展的路徑和長度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，無法對于裝備缺陷或裂紋的深度監(jiān)測和評估，基于有機(jī)力致熒光的承壓裝備內(nèi)部缺陷的大范圍、快速和可視化監(jiān)測的方法并未見報道。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于有機(jī)力致熒光的承壓裝備缺陷的大范圍、快速和可視化 的檢測方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案：