鋼結構存在的安全隐患?在生産制造和社會服務領域，包括大型設備在内的鋼結構件安全保障對于基礎設施安全、經濟社會穩定運行意義重大橋梁懸索、拉索應力監測和探傷、螺栓應力監測和探傷在這些鋼結構件事故預防中發揮着極其重要的作用相關安全管理部門普遍重視應力監測和探傷，一些高科技公司研發生産應力監測和探傷技術設備滿足安全運行需要，我來為大家講解一下關于鋼結構存在的安全隐患?跟着小編一起來看一看吧!

鋼結構存在的安全隐患

在生産制造和社會服務領域，包括大型設備在内的鋼結構件安全保障對于基礎設施安全、經濟社會穩定運行意義重大。橋梁懸索、拉索應力監測和探傷、螺栓應力監測和探傷在這些鋼結構件事故預防中發揮着極其重要的作用。相關安全管理部門普遍重視應力監測和探傷，一些高科技公司研發生産應力監測和探傷技術設備滿足安全運行需要。

鋼結構件安全事故及其原因

通常高強度的應力疲勞和損傷可能會引發嚴重的安全事故。諸如橋梁懸索和拉索斷裂事故、橋梁主體垮塌事故、螺栓斷裂事故等鋼結構件安全事故的發生，多數是因為高強度應力疲勞和損傷并長期失檢失修。

據媒體報道，2021年12月18日，湖北省大廣高速與滬渝高速花湖互通樞紐匝道垮塌，發生橋梁側翻，現場3人死亡、4人受傷。

相關專家分析認為匝道橋垮塌是因為該段橋梁長期重載，緻使其鋼結構件因為應力過于集中而受損，卻長期得不到監測和修整，損傷累積到一定程度後爆發問題，出現垮塌。

傳統鋼結構件探傷方法及其局限

傳統鋼結構件無損探傷技術包括X射線、γ射線、超聲波、磁粉、渦流、滲透(熒光、着色)等，各自存在自身缺陷，難以确保設備運營安全。

x射線探傷和γ射線探傷原理是利用x射線、γ射線或其他高能射線穿透金屬材料，由于材料對射線的吸收和散射作用不同，使膠片感光不一樣，在底片上形成黑度不同的影像，據此來判斷材料内部缺陷情況。射線探傷要求工作表面平滑，且高度依賴檢驗人員經驗，隻能辨别缺陷種類、無法直觀體現缺陷形态。而且射線輻射會嚴重威脅操作人員的身體健康。

超聲波探傷原理是在均勻的材料中，缺陷的存在造成材料的不連續，從而造成聲阻抗的不一緻。根據反射定理，超聲波在兩種不同聲阻抗的介質交界面上會形成反射，反射波的能量大小與交界面兩邊介質聲阻抗的差異和交界面的取向、大小有關。超聲波無法探測應力集中部位，另外缺陷的尺寸小于波長時，超聲波将繞過缺陷而不能反射。

磁粉探傷原理是利用工件缺陷處的漏磁場與磁粉的相互作用。鐵磁性材料制品缺陷處磁導率與正常部位磁導率存在差異，磁化後這些材料不連續處的磁場将發生畸變，磁通洩漏處工件表面産生了漏磁場，從而吸附磁粉形成缺陷處的磁粉堆積——磁痕，在适當的光照條件下，可顯現出缺陷位置和形狀。磁粉探傷需要磁化，操作程序過于複雜。

渦流探傷利用電磁感應原理，用激磁線圈使導電構件内産生渦電流，借助探測線圈測定渦電流的變化量，從而獲得構件缺陷的有關信息。渦流探傷需要檢測線圈激磁。

滲透探傷是利用毛細現象檢查材料表面缺陷的一種無損檢驗方法，包括滲透、清洗、顯象和檢查四個基本步驟，但不适用于結構疏松的粉末冶金零件及其他多孔性材料探傷。

基于磁探測的應力監測和探傷的原理與優勢

磁探測從空中到地面，再到水下，可以全範圍覆蓋、全天候進行。金屬磁記憶探傷屬于新型磁探測技術，是一種利用金屬磁記憶效應來檢測部件應力集中部位的快速無損檢測方法，能替代傳統無損探傷技術。

所謂金屬磁記憶效應是指：鐵磁性材料在加工和運行時，在應力和變形集中區域會發生磁疇組織定向和不可逆的重新取向。金屬構件表面的這種磁狀态“記憶”着微觀缺陷或應力集中的位置，即所謂的磁記憶效應。

磁異常探測理論認為，當磁探測傳感器位置與鐵磁性目标的距離大于3倍目标幾何尺寸時，可以把鐵磁性目标簡化成磁偶極子模型，不考慮地磁背景場情況下，磁場總強度B大小可以由下列公式計算出來。

式中，

μ—磁導率；

m—磁偶極子磁矩；

r—距離；

θ—方位。

它在空間一點 P 産生的磁場 Br分布示意圖如下圖所示：

由此公式可知，磁感應強度大小與距離成立方向衰減關系。當處于地磁場環境中的鐵磁性構件受到外部載荷作用時，該部位會出現磁疇的固定節點，産生磁極，形成退磁場，在金屬表面形成漏磁場。該漏磁場強度的切向分量Hpx具有最大值，而法向分量Hpy改變符号并具有零值。這種磁狀态的不可逆變化在工作載荷消除後依然保留了下來。

基于金屬磁記憶效應的基本原理制作的檢測儀器，通過記錄垂直于金屬構件表面的磁場強度分量沿某一方向的分布情況，能夠對鐵磁性金屬構件内部的應力集中區，即微觀缺陷和早期失效、損傷等進行診斷，防止突發性的疲勞損傷。金屬磁記憶方法與X射線、γ射線、超聲波、磁粉、渦流、滲透(熒光、着色) 等方法相比較，具有這些優點：不需要專門的磁化裝置；不需要對表面進行清潔處理；不需要采用耦合技術；可快速、準确檢測出應力集中的部位；既可檢測現有缺陷，亦可根據内應力變化預測未來可能發生的缺陷。

鋼結構件應力監測和探傷裝置主要由基于磁異常原理研發的微磁基礎傳感器陣列組成。鋼結構件應力監測和探傷裝置屬于國内首創，其突破傳統探傷原理的諸多局限，可以提供新的應力監測和探傷方案，以便使用者在不同場景中選擇适合其需要的應力監測和探傷儀器。

國創智能微磁基礎傳感器監測橋梁鋼結構件應力和探傷

嚴重的鋼結構件安全事故會造成生命、财産損失。監測鋼結構件應力判斷損傷趨勢才能有效預防事故發生。應力監測和探傷是包括大型設備在内的鋼結構件安全監測的重要内容。

微磁基礎傳感器基于地磁信息采集、計算、傳輸、顯示的原理，利用金屬磁力學原理和金屬磁記憶效應，監測橋梁鋼結構件應力變化，為包括大型設備在内的鋼結構件管理部門提供安全保障。基于巨磁阻抗效應的國創智能微磁基礎傳感器具有靈敏度高、響應速度快、功耗低等優勢。采用國創智能微磁基礎傳感器測量金屬材料的内應力，分辨率最高可達公斤級。

以風電塔筒為例，當螺栓在正常使用時，其承受的拉力主要來源是塔筒傾斜産生的不對稱重力，以及側向風壓産生的推力。因此，其圓周上每個螺栓都會有一個拉力，并會随塔筒傾斜度和風向、風力發生微小的變化，但總體都有一個相對固定的拉力，大小約為100kN。一旦有螺栓松脫，其拉力将分散給其它未松脫的螺栓，而其拉力将降至零或者一個很小的數值。

基于此原理24小時實時監測每個螺栓的拉力，一旦其數值發生變化，且與風向、風力不相關，而塔筒并未出現嚴重傾斜，即可準确判斷出該螺栓是否發生松動。此外，風電塔筒是一個超高鋼結構體，也可以借助螺栓應力監測系統對其是否傾斜、結構受力及其分布情況進行24小時實時在線監控，從而構成一整套風電塔筒結構安全監控系統。

基于金屬磁記憶效應原理工作的螺栓應力監測儀器，其核心部件為國創智能微磁基礎傳感器。螺栓應力監測系統可作為一個獨立的分布式測量與控制系統使用，不僅應用于風電塔筒應力監測，還可廣泛應用于其他包括大型設備在内的鋼結構件應力監測。

包括大型設備在内的鋼結構件安全管理離不開應力監測和探傷技術設備。一些具有前瞻性的高科技公司關注基礎設施安全保障需要，研發生産新的技術設備，服務生産制造和社會服務行業。國創智能長期從事微磁基礎傳感器、磁記憶應力監測和探傷設備的研發生産，應用于諸如橋梁主體垮塌事故、橋梁懸索和拉索斷裂事故、螺栓斷裂事故等鋼結構件安全事故預防，在基礎理論、工程實踐和産品生産制造方面均具有豐富經驗，得到業界高度關注。

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