[发明专利]钢桥面锈蚀部位定位检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢桥面锈蚀部位检测技术，尤其涉及一种钢桥面锈蚀部位定位检测装置及方法。

背景技术

钢桥面是钢箱梁桥的核心结构之一，其结构稳定性对于桥梁的安全运营意义重大；基于成熟的桥梁建造技术，钢桥面上一般要设置30~80mm厚的铺装层；理论上，铺装层可以对钢桥面起到防锈保护作用，但由于身处自然环境中，铺装层长期受到车载应力变化、温差变化和雨水侵蚀等不利因素的影响，铺装层渗水难以避免，由铺装层渗水导致的钢桥面锈蚀问题也必然存在，如果放任不管，锈蚀程度会逐渐严重，最终将影响桥梁结构安全，因此，有必要采用相应的检测手段来对钢桥面锈蚀状态进行检测，发现问题及时处理。

磁记忆检测是20世纪90年代后期在国际上迅速发展起来的无损检测技术。其基本原理是：铁磁性材料在地磁场激励下，应力集中和变形区域会发生磁畴壁运动，并由于材料内耗产生不可逆的磁畴重新取向，从而使得漏磁信号会在应力集中区附近发生突变。金属磁记忆检测技术自1997年诞生至今，因其独有的“既能发现构件宏观缺陷，又能发现因应力集中引起的微观损伤"的优点而迅速发展、概括起来，金属磁记忆检测技术主要特点有以下几个方面：

(1)可检测出微观缺陷，并能预报缺陷的未来危险性，这是该技术的最大优点。

(2)磁记忆方法不需要外加磁场，只是利用累积损伤构件的自有磁场，通过自有磁场和地球磁场相互作用，在被检测对象表面的应力集中区生成漏磁场，通过分析漏磁场磁信号的变化以及梯度变化可以判断损伤区。

(3)不需对被检测工件的表面进行清理、打磨或其它预处理，可大大降低劳动强度和时间。

(4)检测数据重复性与可靠性好。

(5)混凝土的磁导率和空气磁导率相差不大，磁信号可以较好的穿过混凝土铺装层，实现对钢桥面的检测。

磁记忆检测方法目前已经用于飞机起落架、涡轮叶片、油气管道等承力结构件的疲劳损伤检测，对于钢桥面的锈蚀检测方面，此种方法尚未开发运用。钢桥面结构发生锈蚀会导致锈蚀区域产生变形和应力集中，故可将磁记忆技术用于其中。

由于钢桥面上铺有35到80mm的桥面铺装层，导致磁记忆探头不能直接与桥面板接触检测，而随着磁记忆探头距离钢结构的距离增加，使得桥梁表面磁信号漏磁现象十分微弱，同时，以地磁场为代表的外在干扰磁场也会影响检测结果的分析和判断，这些问题给钢桥面的锈蚀检测带来一定的困难。

因此，提出一种无损检测钢桥面的锈蚀检测装置及方法十分必要。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明提出了一种钢桥面锈蚀部位定位检测装置，其创新在于：所述钢桥面锈蚀部位定位检测装置由支架、小车、杜瓦瓶、蔽磁材料层、磁探头和聚磁结构组成；所述蔽磁材料层设置于杜瓦瓶内储液腔的底部，所述杜瓦瓶内封装有液氮；所述磁探头设置于杜瓦瓶下方，磁探头位于蔽磁材料层覆盖的区域范围内；所述聚磁结构沿磁探头周向设置，聚磁结构将磁探头包围在内；所述聚磁结构、磁探头和杜瓦瓶通过支架连接为一体；所述支架设置于小车上，小车底部设置有与聚磁结构外轮廓匹配的通孔，聚磁结构套接在通孔中，磁探头下端面与聚磁结构下端面齐平；所述蔽磁材料层采用钇钡铜氧制作，所述聚磁结构采用坡莫合金制作。

前述装置的原理是：一种高温超导材料--钇钡铜氧，其超导转变温度高于液氮沸点，在液氮环境这种低超导条件下就能实现“超导”，而且在超导状态下，钇钡铜氧具有抗磁性，其内部磁通量为零，磁力线无法进入超导体，可以很好的起到屏蔽磁场的作用；基于钇钡铜氧在超导状态下具备抗磁性的性质，发明人考虑将其结合到钢桥面的锈蚀检测技术中来，具体来说，在本发明方案中二者是这样结合的：杜瓦瓶用于存储液氮，钇钡铜氧设置于杜瓦瓶内储液腔的底部，相当于浸泡在液氮中，通过液氮的低温使钇钡铜氧保持在超导状态，超导状态下的钇钡铜氧发挥其抗磁性，一方面，钇钡铜氧将来自上方的地磁场的磁力线阻挡在外，使地磁场无法进入磁探头监测区域内的气隙空间内，另一方面，钇钡铜氧将来自下方的钢桥面周围的磁场也阻挡在外，迫使钢桥面周围的磁场只能向磁探头处汇集，另外，为了提高检测的效率，本发明中还设置了聚磁结构，它用于将更多的磁场信号导入磁探头内，间接地使磁探头的探测区域得到扩展，这就可以在现有的磁探测手段条件下，捕获到微弱的钢桥面周围磁场，通过对钢桥面周围磁场的特性进行分析，我们就能定性地掌握钢桥面的当前应力应变状态，从而间接地知道钢桥面上的对应位置处是否存在锈蚀问题。