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韩赞东

http://www.qctester.com/ 来源: 本站原创  浏览次数:6706 发布时间:2013-1-28 QC检测仪器网
标签: 超声检测专家

    在现代生产中针对不同材料和结构选择何种无损检测方法已成为人们关注的问题,为解决好这个问题,就必须对无损检测方法及其特征有较全面的了解。所谓无损检测,是在不损伤材料和产品的条件下研究其内部和表面有无缺陷的手段。也就是说,它利用材料内部结构的异常或缺陷的存在所引起的对热、声、光、电、磁等反应的变化,评价结构异常和缺陷存在及其危害程度。2012年2月16日我们走进百年学府采访到清华大学机械工程系副教授、无损检测中心主任博士生导师韩赞东老师,与我们一起探讨材料与结构无损检测的发展。
    1.韩老师您好,首先非常感谢您能接受我们《QC检测仪器》杂志的采访,请您简单的介绍一下自己?
    1992年毕业于清华大学机械工程系,同年直读清华大学焊接工艺与设备专业博士,1997年获博士学位。博士毕业后,在清华大学机械系一直从事焊接工艺与过程控制、以及系统建模与信号处理方面的研究工作,期间曾于2001年在韩国产业科学研究院从事了一年的研究工作。从2004年开始,根据系学科发展的需要,我的研究重点开始转移到材料测试与无损检测领域。主要研究领域:1、无损检测方法与技术,包括:金属材料的超声检测和涡流检测、航空复合材料超声自动检测系统、焊缝(厚壁焊缝、搅拌摩擦焊焊缝、奥氏体焊缝、耐热钢焊缝蠕变状态等)的无损检测技术; 2、检测仪器和系统开发。曾参加国家重大专项子课题、国家自然科学基金项目、以及军工和横向项目等20余项,在国内外学术期刊上发表论文70余篇,其中被SCI/EI检索的论文30余篇,并获国家发明专利3项。
    现为清华大学机械工程系无损检测中心副教授、博士生导师,机械系学位委员会委员,中国焊接学会生产制造与质量保证专业委员会委员,SAE(Society of Automotive Engineers)会员。主讲本科生课程《机械系统微机控制》和《测试与检测技术基础》。
    2.请您谈谈金属材料的超声检测的发展现状及趋势?
    与其它常规无损检测技术相比,超声检测具有被测对象范围广、检测深度大、缺陷定位准确、检测灵敏度高、成本低、使用方便、速度快、对人体无害及便于现场检测等优点。几十年来,超声无损检测已得到了巨大发展和广泛应用,几乎应用到所有工业部门。如作为基础工业的钢铁工业、机器制造工业、锅炉压力容器有关工业部门、石油化工工业、铁路运输工业、造船工业、航空航天工业、核电工业等重要工业部门。目前大量应用于金属材料和构件,包括质量在线监控和产品在役检查。水平普遍提高,应用频度和领域也日益增多。
    就目前国内和国际的情况来看,无论从应用的范围还是从研究的热度,超声检测都是最重要的无损检测方法之一。近年的期刊论文和会议论文中,超声检测(包括电磁超声、空气耦合超声和激光超声等新方法)相关的论文占比是相当高的。超声无损检测仍然是一种具有很大发展前景的检测方法。
    关于金属材料超声检测的发展趋势,从应用和研究两方面综合考虑,韩老师提出了三点:一是缺陷检测的定量化,包括缺陷的准确定位、定性和定量。二是检测过程的自动化,受益于现代电子技术和计算机技术的发展,不受操作者影响的高效率的检测技术和系统将受到业界青睐。三是特殊对象和条件下的检测新方法,在一些过去不能检测、不好检测的领域,运用一些新方法新工艺解决难题。这些发展趋势受到了学术界和工业界的普遍关注。
    3.十二五期间,我国将在天然气、石油管道上加大发展力度,管道的检测技术就显得尤为重要,近些年在管道检测技术方面有哪些新技术?
    在不对管道进行开挖的情况下,对于管道腐蚀状况的无损检测主要可以分为外检测和内检测方法两种。内检测是指使用管道机器人采用漏磁、超声、涡流等手段在管道的内部进行测量;而外检测是指在地面通过测量管道的磁场、电流等信号对其做出评价。
    一般来说,管道内检测的优点在于距离管壁较近,检测结果较为准确可靠,但是由于管道机器人体积和形状的束缚,不能检测管道内径过小,有着尖锐拐角以及不能清管的管道。外检测虽然没有类似内检测的管道外形限制,但操作时易受到地表环境影响,检测精度较低,并且难以触及管道内部的缺陷情况。
    管道内检测技术比较成熟,我想谈一谈非开挖的管道外检测技术。
    外检测技术由于有土壤相隔,需要采用其它方法。按其原理主要可以分为:1.地表电位检测,如PERSON法,直流电位梯度法(DCVG),密间隔电位测试法(CIPS)等;2.管道电位检测,如变频选频法,电化学暂态检测法;3.地表磁场检测,如多频管中电流法(PCM),磁记忆法等。但是这些方法基本都不能检测管道的内部缺陷。
    目前,在役管道检测中最为成熟的方法为管道猪内检法,其发展方向包括提高检测精度、加快检测速度、提高智能化水平、防止管道猪丢失技术等方面。
    另一种很有吸引力的技术是NoPig技术,该技术在国外也正处于应用前的研究阶段。通过在管道中注入含有多谐波成分的电流,在地面检测空间磁场的分布,利用磁场-电流-结构反演算法,可以判断管道中存在的缺陷。目前,中石油管道中心和清华大学都在开展这方面的探索性研究工作。
    4.我国航空航天领域发展飞速,检测技术也必须跟得上发展的步伐,请您谈谈航空复合材料超声自动检测系统的发展?
    航天航空领域是无损检测技术的主要应用领域之一。随着复合材料在航空航天领域的广泛使用,复合材料无损检测是航空航天领域一个重要的发展方向。复合材料在出厂之前的检测主要采用超声检测,既有反射法检测也有穿透法检测。但在大型复合材料曲面构件的自动检测中,国内外应用最多的多自由度喷水穿透法检测。我们也曾对碳纤维复合材料超声喷水检测中的喷水速度、喷水距离和喷水角度等参数对超声检测结果的影响规律进行了研究。
    目前在国内各大飞机制造企业,使用的该类检测系统还是以进口为主,例如:英国的USL、加拿大的RD、以色列的Scan Master、美国的GE等都可提供成熟的检测系统。虽然我国现在的无损检测技术在突飞猛进的发展,但在大型、多通道检测系统、复杂结构检测系统等方面,与国外的技术尚有一定的差距,在未来的道路上还需要大家的共同努力。
    5.作为清华大学的优秀老师,您在这方面有哪些心得体会?对当代的大学生有哪些建议和忠告?
    优秀谈不上,这些年只是做一些份内的事情和自己喜欢的研究。
    无损检测作为多学科融合的偏应用的技术,它的发展主要是需求驱动,我的体会是要想在这个领域有所建树,必须面向国家的重大工程项目的需求。比如,航空航天领域、核电领域、军工领域等。目前我的研究工作主要集中在大型构件(比如厚壁焊缝、石油储罐、大型铸锻件等)的超声检测方法研究方面。
    我每年都给大学生上课,和他们接触比较多。当代的大学生思想活跃,知识面宽,富有闯劲。要想取得成功,对于工科的学生需要加强两方面的训练:一是加强社会实践和动手能力,学会在实践中提高,在战斗中成长。二是培养坚韧的毅力和必胜的信心。韩老师对自己指导的硕士生和博士生比较满意,他们自身素质较高,有上进心和求知欲。
    6.今后无损检测的发展方向是什么?
    这个问题比较大,不是我能回答的,我只能根据自己的体会谈一点自己的看法。与超声检测发展趋势一样,无损检测也将向着定量化和高效化的方向发展;另外,检测结果的图像化将有助于减少缺陷的勿判和漏判,也将是一个发展方向;当然,无损检测新方法的研究必然会是一个重要的发展方向。最后,需要强调的是,无损检测和安全评定的一体化技术将受到越来越多的重视。

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