摘要：在制造业和社会服务领域，包括大型设备在内的钢结构安全对于基础设施安全和经济社会稳定运行具有重要意义。如桥梁悬索、索应力监测与探伤、螺栓应力监测与探伤、煤矿顶板应力监测与探伤等对这些钢结构的事故预防起着...
在制造业和社会服务领域，包括大型设备在内的钢结构安全对于基础设施安全和经济社会稳定运行具有重要意义。如桥梁悬索、索应力监测与探伤、螺栓应力监测与探伤、煤矿顶板应力监测与探伤等对这些钢结构的事故预防起着极其重要的作用。有关安全管理部门普遍对应力监测和探伤工作高度重视，一些高科技公司研发生产应力监测和探伤技术设备以满足安全运行的需要。
GC-CC-103A高精度微磁基础传感器
钢结构件安全事故及其原因
往往高强度的应力疲劳和损伤可能会造成严重的安全事故。桥梁主体倒塌事故、桥缆断索事故、高强螺栓断裂事故、煤矿顶板垮塌事故等涉及钢结构的安全事故，大多是由高强度应力疲劳损坏和长期失修造成的。
据媒体报道，2022年2月25日，贵州省贞丰县三河顺寻煤矿发生顶板塌陷事故，造成14人死亡。据有关专家推测，煤矿顶板塌陷的原因可能是由于长期重压应力过度集中，导致煤矿顶板主体结构破坏、断裂；也可能是煤矿顶板高强螺栓长期因应力过度集中而疲劳损坏而断裂。
一般情况下，高强度螺栓的应力疲劳和损坏容易造成严重的安全事故。某轧钢厂检查厂房结构时，发现桁架吊车梁下弦节点板上中间斜杆角钢存在贯穿裂纹。一段时间后，钳吊通过时，梁下垂严重，梁的斜杆、竖杆、弦杆裂缝明显增多。经调查发现，事故原因是在风荷载作用下，屋面钢桁架与三维框架梁之间的相对运动，使悬管式悬挂连接处产生弯矩。节点。结果，高强度螺栓受到反复载荷作用钢结构工程监控，出现疲劳。和损坏。
2021年12月，湖北省大广高速、沪渝高速花湖互通枢纽匝道垮塌，导致桥梁侧翻。现场三人死亡，四人受伤。有关专家分析，匝道桥垮塌的原因是该桥段长期受重载，导致钢结构件因应力过度集中而损坏。但长期没有得到监控和修复。损害累积到一定程度后，问题爆发，崩溃。
因桥缆断裂导致桥梁垮塌等严重事故也时有发生。例如，广州海印大桥斜拉索上端裸露的钢丝，用脆性水泥砂浆保护不被腐蚀，且该处水泥砂浆多年未凝固。斜拉索高强钢丝长期裸露，最终导致高强钢丝腐蚀断裂。
传统钢结构件探伤方法及其局限性
传统的钢结构无损检测技术有图像法、射线法、漏磁法、涡流法、超声波法等，每种技术都有各自的缺点。
图像法探伤的缺点是速度太慢，一般只能测量静止物体。不能在雨、雪、灰尘等恶劣天气或环境下使用。
射线探伤通常用于传送带上的探伤。缺点是含有辐射，对人体健康有害。
霍尔传感器一般用于漏磁检测，其灵敏度较低，且需要励磁才能检测，操作不方便。它只能确定缺陷的存在与否，而不能识别和诊断缺陷。励磁装置是强磁铁，不能空运。其他运输方式也容易受到某些限制；在有重金属粉尘的恶劣环境下，不能使用励磁，否则会难以清洁，并且极大地影响探伤效果。
涡流探伤适用于各种金属零件、汽车配件、金属管材、棒材、线材的在线、离线、现场探伤。可用于管材、钻板、轴承套圈、孔板坯、方坯、圆坯的内壁。其他机械零件的自动探伤。其缺点是需要施加涡流，不够方便。
超声波探伤利用超声波在介质中传播的特性。只有当缺陷的尺寸等于或大于超声波的波长时，超声波才会从缺陷处反射回来，探伤仪才能显示反射波；如果缺陷的尺寸甚至小于波长，声波将绕过缺陷而不能被反射。超声波探伤的缺点是探伤时需要消耗耦合剂和磨损探头。在许多探伤领域，如钢轨探伤，误报现象频繁发生，且探伤速度也较慢。
基于磁探伤的应力监测与探伤原理及优点
磁探测可以覆盖从空中到地面再到水下的整个范围，并且可以全天进行。金属磁记忆探伤是一种新型磁检测技术。它是利用金属磁记忆效应来检测构件应力集中区域的一种快速无损检测方法。它可以替代传统的无损探伤技术。
所谓金属磁记忆效应是指铁磁材料在加工和操作时，在应力和变形集中的区域会发生磁畴组织取向和不可逆再取向。金属构件表面的这种磁性状态“记忆”了微观缺陷或应力集中的位置，这就是所谓的磁记忆效应。
磁异常检测理论认为，当磁检测传感器位置与铁磁目标之间的距离大于目标几何尺寸的3倍时，铁磁目标可以简化为磁偶极子模型。在不考虑地磁背景场的情况下，总磁场强度 B 的大小可以通过以下公式计算。
式中，
μ——磁导率；
m——磁偶极子磁矩；
r——距离；
θ——方位角。
其在空间P点产生的磁场Br分布示意图如下图所示：
从这个公式可以看出，磁感应强度与距离呈方向性衰减关系。当地磁场中的铁磁成分受到外部载荷时，该位置会出现固定的磁畴节点，产生磁极，形成退磁场，在金属表面形成漏磁场。该漏磁场强度的切向分量Hpx具有最大值，而法向分量Hpy改变符号并且具有零值。这种不可逆的磁状态变化在工作负载移除后仍然存在。
基于金属磁记忆效应基本原理的检测仪器，通过记录垂直于铁磁金属构件表面的磁场强度分量的分布，可以检测铁磁金属构件内部的应力集中区域，即微观缺陷和早期失效。沿一定方向的金属成分。伤病诊断等，防止突然疲劳损伤。与图像法、射线法、漏磁法、涡流法、超声波法等方法相比，金属磁记忆法具有以下优点：不需要特殊的磁化装置；无需表面清洁；无需耦合技术；可以快速、准确地检测出压力集中的区域；它不仅可以检测现有的缺陷，还可以根据内应力的变化预测未来可能出现的缺陷。
钢结构件应力监测与探伤装置主要由基于巨磁阻抗效应和轴向采集特性开发的微磁基础传感器阵列组成。钢结构件应力监测及探伤装置属国内首创。它突破了传统探伤原理的诸多限制，可以提供新的应力监测和探伤解决方案，使用户可以在不同场景下选择适合自己需求的应力监测和探伤仪器。
国创智能应力监测系统可监测煤矿顶板损伤，预防塌方事故
发展传统能源对国民经济和社会发展具有重要意义。截至2020年5月，国内煤矿数量超过5300个。众多煤矿的安全稳定运行至关重要，关系社会稳定、经济发展、民生保障。煤矿顶板安全作为煤矿安全的重要方面，亟待引起重视并采用高效的技术装备予以保障。
目前，煤矿顶板安全监测普遍依赖传统探伤技术和设备。由于传统探伤技术和设备的缺点，需要开发新型、更高精度的应力监测和探伤技术设备。微磁基础传感器基于地磁信息采集、计算、传输、显示原理，利用金属磁性和金属磁记忆效应原理，监测螺栓应力变化，为包括大型设备在内的钢结构管理部门提供安全保障。基于巨磁阻效应的国创智能微磁基础传感器具有灵敏度高、响应速度快、功耗低等优点。国创智能微磁基础传感器用于测量金属材料的内应力，分辨率可达公斤级。
以风电塔筒为例，螺栓正常使用时，其承受的拉力主要来源是塔筒倾斜引起的不对称重力和侧向风压引起的推力。因此，其圆周上的每个螺栓都会产生一个拉力，该拉力会随着塔架的倾斜度、风向和风力而略有变化，但总体上会有一个相对固定的拉力，约为100kN。一旦某个螺栓松动，其拉力就会分散到其他未松动的螺栓上钢结构工程监控，其自身的拉力将降至零或很小的值。
基于这一原理，每天24小时实时监测每个螺栓的拉力。一旦其值发生变化，且与风向、风力无关，塔架倾斜不严重，就可以准确判断螺栓是否松动。此外，风电塔筒为超高钢结构。螺栓应力监测系统还可以对螺栓是否倾斜、结构受力及分布情况进行24小时实时在线监测，从而形成一套完整的风电塔架结构安全监测系统。 。
基于金属磁记忆效应原理工作的螺栓应力监测系统的核心部件是国创智能微磁基础传感器。螺栓应力监测系统作为独立的分布式测控系统。不仅可以用于风电塔筒的应力监测，还可以广泛应用于煤矿顶板等大型钢结构的应力监测。
煤矿顶板塌陷事故可能是由于顶板主体应力长期过度集中而损坏断裂，也可能是由于顶板锚杆应力长期过度集中造成。无论何种情况，基于国创智能微磁基础传感器核心技术的应力监测系统都能提供24小时高精度实时在线监测保障煤矿顶板安全的解决方案。
包括大型设备在内的钢结构件的安全管理离不开应力监测和探伤技术设备。一些具有前瞻性的高科技企业聚焦基础设施安全需求，研发生产新技术装备，服务制造业和社会服务业。国创智能长期从事微磁基础传感器、磁记忆应力监测及探伤设备的研发和生产，应用于煤矿顶板塌陷事故、螺栓断裂事故、桥梁拉索等钢结构安全事故的预防断裂事故、桥梁主体倒塌事故等。 ，具有丰富的基础理论、工程实践和产品制造经验，受到业界的高度关注。
