金属探伤范文

金属探伤范文（精选12篇）

金属探伤 第1篇

电磁检测是以材料电磁性能变化为判断依据来对材料及构件实施缺陷探测和性能测试的一类检测方法, 其基本原理是以电磁学的理论为基础[1]。电磁检测主要应用在以下几个方面:电磁涡流检测、磁粉检测、微波检测和漏磁检测。由于电磁涡流检测法有非接触、非侵入等优点, 其在金属缺陷测量、工业过程成像等在线、实时检测领域应用广泛[2], 所以本研究采用的是电磁涡流检测法。

电磁层析成像 (electromagnetic tomography, EMT) 是上世纪90年代开始发展起来的一种基于电磁感应原理的过程层析成像技术, 也是电磁检测方法的一种成功应用, 能同时获取被测物场空间电导率和磁导率的分布信息。

本研究采用的实验装置是基于数字式EMT系统[3], 应用差动式电磁传感器, 从FPGA芯片中产生激励源, 并接收涡流传感器的反馈信号进行信号的正交解调;笔者设计信号的激励通路和采集放大滤波环节, 通过对金属板上不同深度和长度裂纹进行探测, 采集时域数据, 并应用Matlab对信号进行频域分析。

1 传感器结构和工作原理

该系统中所用的探伤传感器为差动式涡流传感器[4,5], 其实物图如图1所示。该传感器由激励线圈和差分检测线圈构成, 检测线圈中一端为主动感应端, 另一端为参考端。

为保证传感器具有较高的灵敏度, 绕制激励线圈与检测线圈的铜质导线在直径上应具有较大的对比度。当激励线圈中流过一定频率的正弦交变电流时, 在被测金属试件中产生的感应电流存在与激励线圈电流方向平行的成分, 则试件上与该电流方向垂直的裂纹对试件中感应电流的影响可以从传感器检测线圈的感应电动势的变化中反映出来。

差动式涡流传感器测量原理如图2所示。

图2中, 激励电路通入激励信号后, 产生激励主磁场, 为一次磁场;而后导电材料上形成涡流磁场, 为二次磁场。传感器感应端采用的是差分结构, 主动感应端接收一次磁场和二次磁场的感应, 参考端主要接收一次磁场的感应。因此, 主感应端与参考端检测到信号的差值只是二次磁场对传感器的影响, 即为感应涡流磁场对传感器的影响。二次磁场的强度随着金属板裂纹的不同而变化, 所以检测到的感应差压信号也会随着裂纹的不同而不同。差压信号经过放大滤波后即可得到与裂纹有关的特征信号。

磁场强度 (或涡流密度) 随着深度的增加而很快地衰减, 且总是集中于导体表面的现象称为趋肤效应。在半无限平面导体内δ处, 磁场强度和电流密度的幅值均降至表面上对应值的1/e倍, 即36.7%。δ称为平面电磁场的趋肤深度或渗透深度, 其计算公式为:

式中:f—正弦激励信号频率, u0—真空磁导率, u—导体的相对磁导率, σ—导体的电导率。

根据涡流趋肤深度这一指标, 通常可将电涡流传感器按激励电源频率高低分为两大类:高频反射式电涡流传感器和低频透射式电涡流传感器。一般情况下, 前者大多应用于非接触式位移变量的检测, 而后者大多应用于金属板厚度及裂纹探测。

2 系统结构及实验

2.1 系统结构

该金属板裂纹探测系统实验装置是在数字式电磁层析成像系统的基础上, 主要由探伤传感器、FPGA主板电路、相关调理电路及上位机VC处理处理程序模块等构成, 其系统结构图如图3所示。

该探测系统以现场可编程门阵列 (FPGA) 为基础, 信号首先由FPGA内部的IP核DDS (Direct Digital Synthesizer) 产生所需频率的正余弦数字量信号sin (2πfet) 、cos (2πfet) (fe表示激励频率) , 该信号一方面通过D/A转换及放大后作为激励信号输出至前端板, 另一方面在FPGA内部作为数字解调的参考信号。

由AD9754芯片实现的D/A转换电路对数字正弦信号进行数/模转换, 转换后的信号经过运算放大电路的放大滤波后加载到激励线圈上, 检测线圈得到耦合信号, 并经过适当倍数的放大调整返回至FPGA主板电路的A/D转换输入端, 由AD9240进行采样和模数转换, 并将转化结果传向FPGA芯片。FPGA内部的8位控制软核PicoBlaze实现了整个系统控制功能, IP核Macc (Multiply Accumulator) 负责对信号进行正交解调, 得到所需信号的实部和虚部[6,7]:

式中:A, φ—检测信号的幅值和相位;VR, VI—解调的实部和虚部。

2.2 实验测试

本研究以1 mm厚的钢板为实验样品, 人工模拟不同深度及长度的裂纹, 对系统进行调试及测试。测试样品的裂纹效果如图4所示。

一般而言, 激励频率越高, 灵敏度越大, 趋肤深度越小。在兼顾检测灵敏度及由趋肤深度限定的裂纹检测深度的条件下, 本研究选取10 kHz的激励频率, 由趋肤深度计算公式 (1) , 选取20℃下的钢电导率进行计算, 可知对钢样品渗透深度约为1 mm左右。由此可见, 在上述实验条件下针对测试样品, 检测系统能得出便于分析的检测信号。

人为控制传感器分别在实验样品上表面滑动, 对等深度、不同长度的裂纹进行测试, 记录检测线圈感应电动势的实部及虚部。本研究对获得的数据进行分析, 得到的效果 (图中坐标无单位) 如图5所示。

从图5可知, 在时域上看, 当传感器经过钢板上深度相同、长度不同的裂纹时, 虚部和实部信号呈现类似正弦波的规律变化, 从传感器到达裂纹时, 信号波形先上升, 离开时波形到达负峰值。再对信号进行DFT变换[8,9,10], 则从图5的幅频特性图上看, 信号幅度在20频域采样点内呈似波浪的“山峰”变化。裂纹长度长的波形, 相应的幅频特性中幅度值较高, 其频带也较窄。而对于裂纹长度窄的波形, 相应的幅频特性中, 幅度值较低, 而其频带也较宽。由此可看出:裂纹的幅频特性在反映裂纹长度差异上具有明显的特征, 故这个变化趋势可应用到钢板裂纹长度的检测, 通过对其频域幅值的测量, 确定钢板裂纹的长度。

当探测钢板长度相等、深度不同的裂纹时, 其测试效果如图6所示。

从图6中可以看出, 在钢板裂纹探测的时域图上, 当裂纹满足一定的深度, 传感器划过裂纹时, 检测线圈信号的实部及虚部会出现类似正弦波的波动, 波峰与波谷分别与传感器趋近和离开裂纹相对应。并且, 当裂纹较浅时, 信号幅度较小, 传感器的辨别效果减弱;当裂纹较深时, 信号幅度较大。

由于信号包含很多杂波, 本研究对其变换到频域进行分析, 可以发现:深度深的裂纹, 其波形各个频率点对应的幅值较大, 信号频率也都集中在10频域采样点内;由于实验测试的金属板裂纹深度的差距上明显性较小, 以及金属板裂纹间距较小, 得到的幅频特性图效果也不是很明显, 但是其在反映裂纹深度上还是有一定的可行性以及进一步探索的价值。

对钢板样品下表面进行探测的效果图如图7所示。

从图7中可以看出, 当探测传感器从钢板样品下表面的裂纹划过时, 时域图中出现类似正弦的信号波动, 波峰与波谷分别与传感器趋近和离开裂纹相对应。并且, 当裂纹较浅时, 感应信号虚部与实部幅度波动较小, 传感器的辨别效果减弱;当裂纹较深时, 感应信号虚部与实部幅度波动较大。

在图7的时域图中, 实、虚部感应信号幅值虽然与裂纹的深度具有一定的相关性, 但采集信号波动较大, 实际应用时还有一定的困难。为了探测信号幅频特性, 本研究对采集信号进行了DFT (Discrete Fourier Transform) 处理。由图7中幅频特性图可看出:深度较大的金属裂纹对应的信号幅值较大, 裂纹深度与幅值具有正相关性。

图7说明该探测装置可应用于金属内部裂纹的探测, 且幅频特性在反映裂纹深度的效果上优于时域信号。

3 结束语

基于FPGA构架, 该电磁擦伤探伤系统采用了差动式涡流传感器, 利用正交解调和DFT分别得到时域特性图和幅频特性图;通过对一系列的裂纹样品进行实验, 本研究从时域和频域角度对感应信号的实部与虚部进行了分析, 发现在反映裂纹损伤情况方面感应信号的幅频特性和时域特性都具有明显的特征性, 其中幅频特性具有受噪声影响较小的特征。

由于实验中的传感器是人工手动划动、金属板上裂纹间距较小以及裂纹深度差异的精确性较差, 而致使采集数据出现不必要的杂波。为了后面定量获得被测金属中裂纹几何尺寸方面的信息, 笔者将在控制的精确性上开展进一步的研究。

摘要：电磁涡流检测技术是在当前航空航天、制造等多个领域被广泛应用的一种无损检测技术。为了研究电磁涡流检测技术在金属探伤方面的应用, 利用前期设计好的基于现场可编程门阵列 (FPGA) 的电磁探伤系统, 进行了不同长度、深度和材质的缺陷金属板的探测实验, 获取了电磁传感器划过缺陷区域的时域信号;通过对采集数据实部和虚部的时域与频域分析, 发现了金属裂纹特征与时域和频域信号幅值变化存在着的对应关系。研究结果表明, 通过综合分析时频信号和频域信号的特征, 该探测装置可以应用于金属内部裂纹的探测, 并且能更准确地检测出金属表面及内部的损伤。

关键词：涡流传感器,金属探伤,现场可编程门阵列,频域分析,正交解调

参考文献

[1]任吉林, 林俊明.电磁无损检测[M].北京:科学出版社, 2008:7-15, 64-66.

[2]尹武良.低频电磁传感检测技术[M].北京:科学出版社, 2010:17-154.

[3]陈立晶, 王化祥, 尹武良.基于FPGA的金属膜厚检测系统[J].测试技术学报, 2011, 25 (4) :323-324.

[4]YIN W, PEYTON A J.Thickness measurement of non-mag netic plates using multi-frequency eddy current sensors[J].NTD&E International, 2007, 40 (1) :43-48.

[5]YIN W, PEYTON A J.A planar EMT system for the detec tion of faults on thin metallic plates[J].Measurement Sci ence and Technology, 2006, 17 (8) :2130-2135.

[6]尹武良, 王奔, 王化祥.电磁层析成像中基于半周期采样的数字解调方法[J].天津大学学报:自然科学版, 2011, 44 (12) :1119-1123.

[7]姜剑.宽频EMT的电路和信号处理研究[D].天津:天津大学电气与自动化工程学院, 2010:9-17.

[8]杨丽娟, 张白桦, 叶旭桢.快速傅里叶变换FFT及其应用[J].光电工程, 2004, 31 (Z) :1-7.

[9]薛年喜.Matlab在数字信号处理中的应用[M].北京:清华大学出版社, 2008:111-129.

金属检测 金属成分检测 第2篇

一：金属（003）

金属是一种具有光泽、富有延展性、容易导电、导热等性质的物质。金属的上述特质都跟金属晶体内含有自由电子有关。在自然界中，绝大多数金属以化合态存在，少数金属例如金、铂、银、铋以游离态存在。金属矿物多数是氧化物及硫化物。其他存在形式有氯化物、硫酸盐、碳酸盐及硅酸盐。金属之间的连结是金属键，因此随意更换位置都可再重新建立连结，这也是金属延展性良好的原因。金属元素在化合物中通常只显正价。相对分子质量较大的被称为重金属。

二：金属的主要检测项目

材质分析

在机械行业中最长见到的一种检测就是材料的化学成分分析，随着现代冶金技术的进步，更进一步证明了一些具体元素的重要性。元素种类和配比的不同直接决定了材料是否能通过后续的处理而达到要求的性能。常见的分析设备有：电感藕合等离子体发光光谱分析（ICP）、直读光谱仪、手工化学分析等。

金属材料镀层分析

主要检测项目：金属镀涂层材质鉴定、镀层厚度、镀层成分分析、样品表面污点分析、镀锌量测试、镀层表面粗糙度检测、镀层附着力检测等

金相检验

组织决定性能。在显微镜下看到的内部组织结构称为显微组织或金相组织。钢材常见的金相组织有：铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体等。材料的金相检验具体包括各种相的组成及分布、相关的铸造和焊接缺陷等。常用的东标检测分析设备是体视显微镜和金相显微镜。力学性能

材料的力学性能是指在外加载荷的作用下或载荷与环境因素联合作用下表现的变形、损伤、与断裂的行为规律及其物理本质和评定方法。机械行业中常见的理化性能检测有拉伸性能、冲击性能、弯曲性能、布/洛/维硬度测试、耐磨试验、疲劳试验。

漫话金属与非金属 第3篇

从原子结构上看，金属最外层电子一般小于4，但也有大于4的，如锑、铋等。小于4的也未必都是金属，如氢、氦。金属单质只有还原性，而非金属单质既有氧化性又有还原性。故金属只能呈正价，而非金属元素既可呈正价又可呈负价。若某元素只能为正价，则为金属，若能呈负价，则为非金属。金属的两性，体现在元素为单核时呈阳离子，多核时为酸根。金属的活动性和金属性存在着一定的差异，金属性是指金属在气态情况下失去电子的能力，而活动性是指在水溶液中失去电子的能力。如Pb比Sn的金属性强，但Sn比Pb的金属活动性强。

元素的金属性和非金属性的强弱比较都可以从元素在周期表的位置，单质问的置换反应，金属阳离子的氧化性或非金属阴离子的还原性来比较。金属还可以从单质与水或酸反应产生Hz的难易进行判断，而非金属从单质与H。化合的难易及氢化物的稳定性进行判定。非金属可从最高价氧化物对应水化物酸性强弱进行判断，而金属从最高价氧化物对应水化物的碱性强弱来判断。

金属单质只有金属晶体，而非金属单质可为分子晶体或原子晶体。金属都有金属光泽和导电性，而非金属个别单质也有金属光泽，如Si与1；非金属个别单质也有导电性，如石墨。金属都有一定的延展性，而非金属可表现出一定的硬度，但一般较脆。如金刚石、硅。由此可知，硬和脆的内涵是不同的。常温下为气体的物质，全部由非金属元素组成，故常温下某物质若为气体，则很易判定组成元素的存在范围。

金属单质中存在金属键，而非金属单质中存在共价键，也可不存在化学键，如稀有气体。金属与非金属间大部分存在离子键，但也有共价键，如AlClz；非金属与非金属间大部分存在共价键，也有离子键，如铵盐类。金属不仅与金属，也可与非金属合在一起形成合金，合金的熔点往往低于组成的每一种物质的熔点。合金的种类有很多，性能差异也很大。非金属元素种类虽然远少于金属，但非金属不仅与金属也可与非金属形成化合物，故有关非金属形成的化合物种类远多于金属，尤其现代对新型无机非金属和复合材料研究的不断深入，使非金属的利用尤显生机。

“金属与金属矿物”教学案例设计 第4篇

关键词：教学设计,学生活动,思维·实验,反思,优化教学

一、综述

我在近两年的课堂教学中, 对“金属与金属矿物”的教学进行了尝试性的改进, 结果发现存在如下几个问题:1.学生的参与面较小。2.学生对金属性质的掌握更多是依赖在课后记忆和教师的强化讲解。3.只有少数同学能看到反应现象。4.探究时间短, 约12分钟。5.课堂探究停在表面不能深入到金属活动性顺序的比较和判断。6.选用金属铝效果较差, 容易引起理解误差。本设计旨在探讨如何更好地实施新教材实验。

二、设计方案

(一) 教学目标

1. 知道一些常见的金属矿物 (铁矿、铝矿等) 的主要化学成分。

2. 通过对金属化学性质的实验探究, 学习利用实验认识物质的性质和变化的方法。

3. 能根据实验事实初步判断金属活泼性的相对强弱。

4. 能应用置换反应原理解决实际问题。

(二) 主要教学内容

1. 学生能通过交流讨论, 实验探究得出金属的化学性质。

2. 初步学会用金属与酸反应的现象判断金属活动顺序。

3. 了解新的反应类型———置换反应。

4. 根据直观实验事实选出制取氢气的装置及学会氢气的检验。

5. 记住常见金属的用途。

6. 知道一些常见的金属矿物 (铁矿、铝矿等) 主要化学成分。

(三) 教具准备

随堂学案、学生探究实验情况记录单、多媒体课件。

(四) 课型:新授·探究活动课。

(五) 教学课时:2课时。

(六) 教学重点:金属化学性质的探究, 置换反应的概念。

(七) 教学方法:启发式、探究式、引导式、讲解式等。

(八) 教学过程 (见附表)

三、反思与评价

本教学设计突出了学生的自主探究, 在布鲁纳的理论思想指导下, 进行了引导启发式的探究学习。本教学设计在准备阶段, 设置了能激发学生求知欲的矛盾点, 学生产生矛盾时, 思维就介入了, 同时, 让学生明确探求的目标、意义、途径和方法, 引导学生做好发现的精神准备。在初探阶段, 教师引导学生进行发现活动, 给有困难的学生必要的帮助, 解决了演示实验不能兼顾的缺点。交流阶段, 教师组织学生交流初探的成果和心得体会。教师引导学生运用分析、综合、比较、联想、类比等方法, 综合应用形象思维和抽象思维来思考问题。在思维方法的培养、训练过程中, 知识的传授水到渠成, 这解决了探究、交流的时间不充足的问题, 避免了只追求结论, 重视授课内容的完整而忽

设置

视产生结论的思维过程。总结阶段, 教师指导学生把获得的知识系统化, 并对学生的总结给予评价和补充。运用阶段, 教师通过多媒体课件或学案的形式, 让学生完成一定难度的作业, 借以巩固知识, 促进知识的迁移。

参考文献

[1]刘知新.化学教学论·第三版.高等教育出版社, 2004.

[2]阎立泽, 等.化学教学论.北京:科学出版社, 2005.

金属探伤 第5篇

课时安排：1课时

教学目标 ：1、知道一些常见的金属矿物，了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。

2、会根据化学方程式进行含杂质的计算。

3、了解金属锈蚀的条件和防锈的方法。

4、认识到保护金属资源的重要性。

重点、难点：1、了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。

2、会根据化学方程式进行含杂质的计算。。

教学方法：实验、讨论。

教学过程 ：

引入新课：

我们大量使用的金属是从哪里来的呢？

除少数不活泼的金属以单质形式存在外，大多数金属在自然界中都以化合物形式存在，从化合态的金属制出金属单质就是金属的冶炼。

板书：一、铁的冶炼：

教师演示：一氧化碳还原氧化铁

学生观察：现象是红色粉末变黑，澄清石灰水变浑浊。

板书：炼铁的原理，化学方程式。

讲解：实际生产中，所用的原料和产物一般都有杂质，在计算用料和产量时，应考虑到杂质问题。

板书讲解：

例题：用1000t含铁80％的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96％的生铁多少吨？

说明：重点让学生理解纯净物与含杂质物质间的转化计算，并注意规范的解题格式。

讲解过度：一方面，我们不断地冶炼金属，另一方面，世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20％-40％！如何保护金属资源呢？

一、金属资源的保护：

1、金属的腐蚀与防护：

活动与探究：铁锈蚀的条件

探究方法：详见书P19。

探究结果：铁锈蚀的条件是：铁与空气中的氧气和水蒸气等发生的化学反应过程。

结果应用：防止铁锈蚀的`做法：

1、            保持铁制品表面清洁干燥

2、            在铁制品表面涂保护层。

2、金属资源保护：

途径一，防止金属的腐蚀；

途径二，金属的回收和利用；

途径三，有计划合理地开采；

途径四，寻找金属代用品。

课堂小结：本节课的重点和难点有：会根据化学方程式进行含杂质的计算，了解金属的和防护办法。

金属探伤 第6篇

关键词：金属性；非金属性；依据；问题

元素的金属性也就是还原性，指的是元素失电子的性质；非金属性也即氧化性，指的是元素的电子性质。所以它们的强弱就与原子得失电子的能力有关，容易失电子的，金属性强；容易得电子的，非金属性强。所以，判断元素金属性、非金属性的强弱，应从参加反应的元素的原子得失电子的难易上进行分析，与原子得失电子数目的多少没有关系。那么，怎么就知道元素得失电子的难易呢？我们可以从以下几个方面入手分析：

一、判断元素金属性强弱依据

1.根据常见金属活动性顺序表判断。

K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Po Au

排在前面的金属其活泼性强，当然容易失电子，金属性强。

2.单质跟水（或酸）反应置换出氢气的难易程度——越易置换出氢气，金属性越强。

如Na与冷水剧烈反应，Mg与热水缓慢反应，而Al与沸水也几乎不作用，所以金属性：Na>Mg>Al。

3.相互置换反应——较活泼金属能从不活泼金属的盐溶液中（或熔融态的盐中）把不活泼金属置换出来。

如Fe+Cu2+=Fe2++Cu金属性：Fe>Cu。

如Zn+Fe2+=Zn2++Fe说明金属性Zn>Fe

4.原电池中的正负极的判断——负极金属活泼性大于正极金属。

特殊情况，铝和铜用导线连接后放入冷浓硝酸中，因铝钝化，铜为负极，但金属性却为Al>Cu。

5.从结构上看，在元素周期表中，同一周期从左到右，金属性减弱；同一主族从上到下，金属性增强。

如：同周期元素金属性：Na>Mg>Al。

Sn和Pb同属Ⅳ主族，金属性：Sn>Pb。

6.最高价氧化物对应水化物（氢氧化物）的碱性强弱——碱性越强，金属性越强。

如碱性：NaOH>MgOH>Al（OH）3金属性：Na>Mg>Al。

7.根据金属阳离子氧化性强弱判断。

一般来说，对主族元素而言，最高价阳离子的氧化性越弱，即对应金属性越强。

8.根据在电解过程中的金属阳离子的放电顺序判断。

放电顺序：Ag+>Hg2+>Cu2+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+

在电解过程中一般先得到电子的金属阳离子对应金属的金属性比后得到电子金属性弱。如，含有Cu2+和Fe2+的溶液电解时Cu2+先得电子，所以金属性Fe>Cu。

二、判断元素非金属性强弱的依据

1.跟氢气反应生成气态氢化物的难易程度以及氢化物的稳定性——越易与氢气化合，气态氢化物越稳定，非金属性越强。

如：F2+H2 [冷暗处爆炸]2HFCl2+H2 [光照]2HF

Br2+H2=2HBr I2+H2 [可逆反应]2HI

非金属性：F2>Cl2>Br2>I2。

2.元素最高价氧化物对应水化物的酸性强弱——酸性越强，非金属性越强。

如：酸性：非金属性Si

3.非金属单质间的相互置换反应。

如：Cl2+5KI=2KCl+I2 Cl>I2

4.从结构上看，在元素周期表中，同一周期元素从左到右，非金属性增强；同一主族从上到下，非金属性减弱。

5.从非金属阴离子还原性强弱判断。

非金属阴离子还原性越强，对应原子得电子能力越弱，其非金属性越弱，即“易失难得”，指阴离子越易失电子，则对应原子越难得电子。

6.从对同一种物质氧化能力的强弱判断。

如：Fe+Cl2 [点燃]FeCl3 Fe+S [加热]FeS

铁分别升到+2，+3，所以非金属性：Cl2>S。

综上所述，元素的金属性和非金属性与元素得失电子能力以及对应单质或离子的氧化性和还原性有着密不可分的关系，它们可相互推导；这部分内容也是对金属元素和非金属元素知识的整合与提高。

例题：用“>”或“<”回答下列问题：

1.酸性：H2CO3 H2SiO4 H3PO4

2.碱性：Ca（OH）2 Mg（OH）2 Mg（OH）2 Al（OH）3

3.气态氢化物的稳定性：H2O H2S H2S HCl

4.还原性：H2O H2S H2S HCl

5.酸性：H2SO4 H2SO3HClO4 HClO

从以上答案中可以归纳出：

6.元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越 。

7.元素的金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的碱性越

。

8.元素的 性越强，其对应气态氢化物的稳定性越 。

9.非金属性越强的元素生成的气态氢化物，其还原性越 。

10.同种非金属元素形成的含氧酸，其成酸元素价态越高，其酸性也越 。

分析：这几个题是对前面金属性非金属性强弱判断的综合应用。答案：1.> < 2.> > 3.> < 4.> < 5.> > 6.强 7.强 8.强 9.强 10.强

参考文献：

冯阳保.山西省中等职业学校对口招生应考必备·化学[M].山西出版传媒集团，山西人民出版社，2012.

金属探伤 第7篇

1 Ti (C, N) /45号钢钎焊接头残余应力数值模拟

1.1 C u缓冲层钎焊接头残余应力计算结果分析

图1反映了不同厚度Cu箔做缓冲层对轴向残余应力分布的影响。由图可知, 缓冲层厚度变化时, 其应力分布状况完全相同, 表现在Ti (C, N) 金属陶瓷一侧为拉应力, 而45号钢和Cu箔一侧为压应力, 且最大轴向残余拉应力位于Ti (C, N) 金属陶瓷外侧, 靠近Cu箔应力缓冲层与Ti (C, N) 金属陶瓷的钎缝界面。此外, 随着缓冲层厚度的增大, 45号钢侧最大压应力先减小后增大, 且其最大值逐渐向焊缝区域靠拢, 当缓冲层厚度达到0.2mm时, 接头最大压应力由45号钢转移到Ag-Cu钎料层及Cu箔处;而Ti (C, N) 侧靠近焊缝区域的拉应力值也呈现相同的变化趋势, 在厚度为0.2mm处应力峰值最小。

1.2 Ti缓冲层钎焊接头残余应力计算结果

图2反映了不同厚度Ti箔做缓冲层对Ti (C, N) /45号钢钎焊接头轴向残余应力的大小和分布的影响。由图可知, 缓冲层厚度为0.1mm、0.2mm时, Ti (C, N) 基金属陶瓷一侧为拉应力, 而45号钢和Ni箔一侧为压应力, 最大轴向残余拉应力仍位于Ti (C, N) 金属陶瓷外侧, 靠近T i箔应力缓冲层与T i (C, N) 金属陶瓷钎缝界面;当缓冲层厚度增至0.3mm时, 轴向残余拉应力的峰值分布状况不变, 但缓冲层Ti箔所受应力由压应力转变为拉应力;缓冲层厚度继续增加至0.4mm时, 整个钎焊接头的残余应力分布状况基本保持稳定, 只有应力值发生相应变化。

1.3 M o缓冲层钎焊接头残余应力计算结果

图3为不同厚度Mo箔用做缓冲层材料时, Ti (C, N) /45号钢钎焊接头轴向残余应力的大小及分布情况。与Cu箔、Ti箔缓冲层相比, 以Mo箔为缓冲层时轴向残余应力分布特征发生了明显的变化, 即残余拉应力分布于Ti (C, N) 金属陶瓷和Mo箔中, 残余压应力分布于45号钢中, 且残余应力峰值不是位于Ti (C, N) 金属陶瓷外侧, 而是转移到了Mo箔上, 靠近45号钢/Mo箔钎缝界面处。此外, 随着缓冲层厚度增加时, 接头的应力分布也发生一系列的变化。缓冲层厚度为0.1mm, Ti (C, N) 侧连接界面的轴向残余应力表现为拉应力, 最大值分布于Ti (C, N) 侧靠近焊缝的外表面;当厚度增加到0.2mm, 拉应力转变为压应力, 最大残余应力完全分布在Mo箔中;缓冲层厚度继续增加, 轴向残余应力的最值逐步向反应界面的边缘靠近。

2 结语

综合以上有限元模拟结果不难发现, 使用屈服极限低的Cu箔、Ti箔对缓解残余应力非常有效, 而使用Mo箔作为应力缓冲层可以调整残余应力场的分布状态。同时, 对于同一种缓冲层, 厚度不一样, 减少应力的效果不一样, 每种缓冲层都存在一厚度值使接头残余应力最小。但对缓冲层厚度的选择却是一个亟待解决的问题:缓冲层太薄, 对缓解残余应力效果不明显;缓冲层太厚, 不仅效果不明显, 还会造成材料浪费。

摘要：采用有限元数值模拟方法模拟了不同缓冲层和缓冲层厚度对接头残余应力的影响, 结果表明, 对于同一种缓冲层, 厚度不一样, 减少应力的效果不一样, 都存在一个最佳厚度;使用Cu箔、Ni箔、Ti箔对缓解残余应力非常有效, 而使用Mo箔作为应力缓冲层可以调整残余应力场的分布状态。

关键词：有限元数值模拟,缓冲层,残余应力

参考文献

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金属也会疲劳?给金属做个体检吧 第8篇

机身为什么会出有破洞?安全专家表示,机身会出现破洞,是因为金属产生了疲劳现象。和人一样,金属也有疲劳。当人过度疲劳后,会导致个体的生病或死亡。而金属一旦疲劳了,其强度会降低,甚至断裂损毁,从而可能导致某个人类群体的死亡!这绝不是危言耸听。1979年5月25日,一架满载乘客的美国航空公司DG-10型三引擎巨型喷气客机,从芝加哥起飞不久,就失去了左边一台引擎,随即着火燃烧,爆炸坠地。机上273名乘客和机组人员无一幸免,这是世界航空史上最悲惨的事件之一。事后对飞机的残骸检查后发现,飞机上连接这台引擎与机翼的螺栓因金属疲劳折断,而导致了这场悲剧。

金属为何会疲劳

金属疲劳已是十分普遍的现象,据统计,金属部件中有80%以上的损坏是由疲劳引起的。金属为什么会疲劳?回答这个问题之前,我们先来做一个小实验:找一把铝合金汤匙,然后在柄的根部将汤匙微微来回弯曲数次,你会发现,汤匙断裂了。

人的疲劳感觉来自于长期的劳累或某次过重的负荷,金属也是一样。金属的机械性能会随着时间而渐渐变弱,这就是金属的疲劳。在正常使用机械时,重复地推、拉、扭或其他的外力作用,都会造成金属机械部件的疲劳。这是因为机械受压时,金属原子的排列会发生改变,强大的压力会使金属原子间的化学键断裂而导致金属裂开。

为金属做体检

由于金属材料的疲劳一般难以发现,因此常常造成突发事故。不过科学家发现,在汽车刹车突然失灵而掉下悬崖、飞机发动机突然爆裂、强风使铁桥崩塌等惨祸发生前,刹车、机身、桥梁上都会产生异常震动,这实际上就是“金属疲劳”的一种征兆。所以,工程师设计飞机、汽车、桥梁或其他机械时,都必须考虑到金属疲劳问题,并对这些金属建筑或机械定期“体检”,以确保安全。

所有金属表面都存在微小缺陷,有的肉眼可见,有的则不可见。这些瑕疵都会使得应力在该处产生,一次负载过重或多次猛烈晃动,都会导致金属产生疲劳而从瑕疵处裂开。不过,现在冶金学家可以用显微镜来检视金属表面那些肉眼看不见的瑕疵,并据此研究保护金属的方法,以避免金属产生疲劳。

日本原子能研究所的研究人员还研制出了一种“聪明涂料”,这种涂料乍看和普通涂料没什么区别,但“聪明涂料”中掺入了钛酸铅粉末。将“聪明涂料”涂在金属板上,再敲击金属板使其震动,涂膜中就会产生电流,这便可作为研究人员分析金属疲劳程度的信息。例如,将“聪明涂料”涂在飞机机翼上,定期检测涂膜中产生的电流,一旦发现电流异常,立即实施紧急精密检查,及时查明原因,便可排除事故隐患。

让金属“强身健体”

在现今这个机器时代和未来的机器人时代,如何防止金属疲劳显得尤为重要。现在人们已经掌握了一些强化金属的方法,提高了金属的“健康”程度。其实,古人早就知道了让金属“强壮”的方法,那就是锻炼它们。锻炼金属的方法是热处理,不断回火和捶打,使其韧化,令其“百炼成钢”,减弱它们易疲劳的特性。

向单一金属中掺入其他物质,填补金属中的空隙和瑕疵,是人们想到的另外一个方法。在金属中掺入另一种金属或非金属,就可制造出合金,用两种金属相互填充空隙的方法来弥补瑕疵,并使得金属强度增高;如果加入碳,可制造出高强度碳钢。在金属材料中添加各种稀有金属,也是增强金属抗疲劳的有效办法。例如在钢铁和有色金属里,加进万分之几或千万分之几的稀土元素,就可大大提高这些金属抗疲劳的本领,延长使用寿命。随着科技的进步,人们已研制出更多含有金属的复合材料,如金属和玻璃纤维或塑料的合成物。这些复合材料不但保留了原来金属的强度,还增加了纤维和塑料的韧性,使得金属不再轻易疲劳。

金属探伤 第9篇

近些年来,我国非煤矿山事故总体趋于好转,但事故总量仍较大,且绝大多数事故和人员伤亡是由于井下监测监控系统不完善、管理制度不健全及事故后的应急救援工作的不及时造成的。为此,国家安全监管总局于2011年7月正式发布了《金属非金属地下矿山监测监控系统建设规范》(AQ2031-2011)(以下简称《规范》),要求在2013年6月底前,全国金属非金属地下矿山完成监测监控系统的建设。

国外自20世纪60年代初期即开始研究监测监控系统,国内起步稍晚,始于80年代初期,但发展迅速,先后推出了KJ80、KJ101等监控系统以及MSNM、WEBGIS等煤矿综合化和数字化网络监测管理系统,在煤矿大量应用[1,2,3,4]。同时国内学者对煤矿监测监控系统的特点和存在的问题进行了大量的研究[5,6,7,8],但多数未能明确提出其系统架构及设计及建设原则。此外,还有一些学者针对金属矿山的监测监控系统的发展现状进行了总结,并进一步提出了金属矿山安全监测预警与综合管理系统的结构[9,10,11],并对金属矿山井下监测监控系统的子系统如网络传输系统和数据采集系统进行了实际应用[12,13],但未进行各子系统的系统设计,未能明确其设计要点。通过对国内外相关研究的调研,不难发现,目前对金属非金属矿山监测监控的研究还较少,多数研究难以完整提出系统架构及组成,并较少对系统进行设计,提出设计要点。同时虽然《规范》的颁布为矿山建设监测监控系统提供一定的指导,但由于其规定较为原则性,矿山企业及相关单位在如何设计和建设监测监控系统存在较多困难和误区,因此研究金属非金属地下矿山的监测监控系统是十分必要的。

1 系统架构及组成

金属非金属地下矿山监测监控系统是指具有对矿井下环境参数、通风参数、视频图像及地压情况等物理量进行采集、传输、存储、处理、显示、打印、声光报警、控制等功能的系统,可以对井下有毒有害气体浓度,以及风速、风压、温度、烟雾、通风机开停状态、地压等进行监测并显示、处理和发布。根据定义,金属非金属地下矿山监测监控系统的总体架构可分为三部分:数据采集系统、数据传输系统、数据处理及应用系统。系统架构如图1所示。

1.1 数据采集系统

数据采集系统是将井下各种物理量实时转换为电信号或光信号,并按照设定的时间间隔向数据传输系统发送的系统。根据《规范》中对监测监控系统的建设要求,数据采集系统主要包括环境气体监测、通风监测、视频监测及地压监测等4个子系统。

环境气体监测子系统主要由一氧化碳、二氧化氮、烟雾、硫化氢、二氧化硫等气体传感器组成,而对于大多数金属非金属地下矿山,环境气体监测子系统的主要内容是对一氧化碳或(和)二氧化氮气体进行监测,主要是通过红外分析和电化学等方式对井下巷道或硐室内的一氧化碳或(和)二氧化氮气体的气体浓度进行分析监测;通风监测子系统主要由风速、风压和风机开停传感器组成,并分别通过利用超声波漩涡调制测定漩涡频率、电阻变化以及风机电流参数的方式对井下巷道内的风流速度、通风机风压和风机开停状态进行分析监测;视频监测子系统主要由视频摄像头、防护罩、云台及光纤收发器等组成,主要将井下主要硐室和工作场所的影像通过摄像头和光纤收发器实时转换为光信号;地压监测子系统主要由地压传感器(一般应包括压力传感器和位移传感器)组成,其主要通过测定电阻变化或光参数变化的方式对岩层的压力和位移变化进行分析监测。

1.2 数据传输系统

数据传输系统主要接受来自数据采集系统和数据处理与应用系统的物理信号或控制信号,并进行汇聚集成后通过传输介质将物理信号或控制信号传送至数据采集系统和数据处理与应用系统,如图2所示。根据《规范》中对监测监控系统的建设要求,数据传输系统主要包括数据接入子系统、网络传输子系统、汇聚交换子系统。

transportation model数据接入子系统主要是由监控分站和通信电缆等组成,监控分站接收来自环境气体监测、通风监测和地压监测子系统的数据,并进行汇聚集成。一般来讲,监控分站可统一接收环境气体和通风监测子系统的传感器数据,而地压监测子系统则需要另外的信号采集器进行汇聚集成,而视频监测子系统的数据则直接接入网络传输子系统。网络传输子系统主要由通信电缆、通信光缆、接线盒等设备组成,主要为来自数据接入子系统和汇聚交换子系统的数据提供传输介质;汇聚交换子系统则主要由级联交换机、环网交换机和核心交换机等汇聚交换设备组成,其主要对网络传输子系统和数据处理与应用系统的数据进行汇聚和分配转发。

1.3 数据处理及应用系统

数据处理及应用系统是对金属非金属地下矿山井下所有监测数据进行处理分析、显示、预警并提供决策的系统,包括数据存储子系统和数据显示与发布子系统,主要由系统服务器、系统软件、网络接口、UPS电源、打印机、液晶拼接屏、液晶显示器及LED等组成。该系统主要是建立数据平台,包括实时监测数据和日常安全管理数据。数据平台不仅能将分散在矿井的实时信息集成并虚拟成一个大系统,为管理者全面地实时监控所辖范围内企业的生产过程提供一个集成化的平台,而且能够通过对生产过程数据的再次加工处理,提炼出真正对安全生产决策有用的数据,从而在生产经营管理和实时过程控制之间架起一座桥梁,达到两者之间的信息交换和紧密集成。

2 监测监控系统建设原则

2011年国家安全监管总局正式发布《规范》后,各矿山企业及相关单位即开始进行监测监控系统的设计与建设,但由于《规范》对矿山建设监测监控系统的规定较为原则性,矿山企业及相关单位在如何设计和建设监测监控系统存在较多困难和误区,需要对其分析研究。

2.1 数据采集系统建设

数据采集系统主要是各类传感器和视频摄像头,其设计与建设主要涉及传感器和视频摄像头的安装位置与安装方式,在设计与建设时应遵循以下原则。

(1)环境气体监测子系统中的一氧化碳、二氧化氮等传感器应设置在井下各生产中段和分段的进、回风巷道。其中一氧化碳及烟雾传感器应安装在巷道顶板,距顶板和巷壁距离为300mm;二氧化氮、硫化氢、二氧化硫传感器应安装在巷道侧壁1.2m处,距巷壁距离200mm。

(2)通风监测子系统中的风速传感器应设置在井下各生产中段和分段的回风巷道及总回风巷,如生产中段和分段存在多条回风井或回风巷道,则只需在主要回风井联巷或回风巷道设置风速传感器。风速传感器应安装在10m截面无大变化、无岔口和弯曲的巷道顶板中央,距顶板距离为300mm,并且垂直风流方向,风速传感器的漩涡发生体进口正对风流方向;风压传感器应安装在主通风机出口截面中心,同时风压传感器的一个端口正对风机出风方向,另一端口以塑胶管引出至风机进风口截面中心,并正对风机进风方向;风机开停传感器则与风机控制柜进行连接,监测其电流状态。

(3)视频监测子系统的视频摄像头应设置在各生产中段的马头门,地表井口、斜坡道及轨道斜井入口,卷扬机房内、中央变电所内、避灾硐室内、井下爆破器材库内、油库内等。视频摄像头的安装位置一般较为灵活,可布置在顶板和靠近顶板的侧壁,并对监视区域加以灯光照明。

(4)针对地压监测子系统,《规范》仅原则规定了需要建设该系统的矿山企业范围,而未能指出井下具体安装部位。地压监测传感器(一般包括应力和位移传感器)应设置在采空区关键矿柱、采空区临近联巷、生产中段和分段内存在应力集中的通风井附近巷道和主要运输和行人巷道。

2.2 数据传输系统建设

为提高数据传输系统的稳定性与可靠性,数据传输系统采用地面、井下单环单节点以太环网组网方式。光纤环网冗余结构通过建立1个环状的光纤以太网结构来实现网络冗余,减少网络单点故障。环网采用Turbo-Ring环形协议,所有交换机都具备2个全双光纤端口,1个连接上级交换机,1个连接下级交换机,构成1个完整的光纤环路,当其中某段光纤线路被破坏或网络设备发生故障,整个网络会通过环状冗余协议Turbo-Ring达到自动恢复网络传输。环网建立后,数据采集系统与数据传输系统的连接采用树形结构,即所有传感器通过RS485总线接入环网,所有视频通过光缆接入环网。

数据传输系统主要包括监控分站、环网交换机、级联交换机、核心交换机及通信线缆和光缆等设备。监控分站的安装位置根据传感器的布置位置而定,需靠近传感器集中布置区域,距离为200m,同时应安装在巷道侧壁1.6m高处;环网交换机和级联交换机应统一布置在机柜中,并放置在干燥的硐室(如值班室、修理硐室等),距底板高度约100mm,一般应每个中段布置一台,但如果井下无分段或分层,则可两个中段布置一台;核心交换机放置于机柜中,安装于监控中心;通信线缆和通信光缆需为铠装并沿巷道侧壁布置,距底板高度为1.6m,并应与风、水管路和动力电缆布置在异侧,如需布置在同侧,通信线缆和光缆则需布置在风、水管路和动力电缆之上,距风、水管路距离为500mm,距动力电缆的距离为300mm。

2.3 数据处理与应用系统建设

数据处理与应用系统采用模块化设计,主要包括计算机服务器及网络系统、大屏幕信息显示系统、综合布线系统及监测监控软件系统,如图2所示。

计算机服务器及网络系统主要由互为备份的数据存储服务器、Web服务器及数据库服务器组成,形成较强的数据存储和处理能力,并通过千兆光纤交换机和光纤线路建立与办公楼局域网网络系统的连接,实现各类服务器、计算机及中段设备的网络互连;大屏幕信息显示系统主要由液晶拼接屏、液晶屏幕及LED三部分组成,实现计算机输出信息和视频监控信息的输出与控制,如图2所示;综合布线系统则需对监控中心内的电源线、网线、电话线等进行布线设计与建设,并设置4个操作控制席位,配置计算机、显示器及其他相关设备,与计算机服务器及网络系统及大屏幕信息显示系统相连;监测监控系统软件采用客户端/服务器模式(Client/Server)与浏览器/服务器(Browser/Server)模式相结合的结构,以矿山实际通风系统图为底板,统一实时显示各传感器位置、参数及状态、视频图像等信息,并可设置预警参数、以曲线、报表形式显示历史数据等,并需为处理各类预警和事故提供决策。

3 结论

金属非金属地下矿山监测监控系统是矿山安全避险“六大系统”之一,在矿山安全生产中发挥着重要的作用。本文通过分析金属非金属地下矿山监测监控系统的特点,提出了监测监控系统的整体架构及各部分的组成及工作原理,指出其应至少包括数据采集系统、数据传输系统和数据处理与应用系统,并分别通过研究上述三个系统得到如下结论:

(1)数据采集系统应包括通风、环境、视频、地压监测等4个子系统,并对传感器尤其是环境气体和风压传感器位置需要正确布置;

(2)数据传输系统建议采用井下光纤环网系统,提高系统可靠性;

(3)建议建立局域网系统,监测监控系统软件采用客户端/服务器模式(Client/Server)与浏览器/服务器(Browser/Server)模式相结合的结构。

摘要：为了使监测监控系统在金属非金属地下矿山中最大限度地发挥作用,结合国家相关标准规范和矿山实际,对金属非金属地下矿山监测监控系统进行了分析研究,提出了金属非金属地下矿山监测监控系统的系统架构及各子系统的组成和工作原理,并对各子系统进行了系统设计,指出了建设金属非金属地下矿山监测监控系统的要点。明确了金属非金属地下矿山监测监控系统的建设内容和建设原则,并进一步阐释并弥补了国家相关标准规范对监测监控系统设计与建设要点较为模糊的不足,为我国金属非金属地下矿山建设完善并更好使用监测监控系统提供了依据,有利于提高金属非金属地下矿山的本质安全生产水平。

金属探伤 第10篇

关键词：金属非金属矿山,安全标准化,滞后,动态化管理

1 引言

金属非金属矿山安全标准化是指矿山企业在系统分析生产经营事故风险的基础上,通过制定完善的安全生产责任制、安全管理制度和操作规程,建立健全事故预防机制,有效排查治理安全隐患和重大危险源,降低生产过程中的事故风险,推动各生产环节不断向安全生产法律法规和标准规范的要求靠拢,使人员、设备设施、管理机制和生产环境有机整合、相互作用,形成良性互动,促使矿山企业的安全生产绩效得到持续改进。

作为金属非金属矿产资源大国,矿产资源的开发利用为我国经济腾飞注入了强劲的动力。然而,频发的金属非金属矿山安全事故却给这一重要支柱产业蒙上了阴影。据国家安全生产监督管理总局统计,仅2012年,我国金属非金属矿山就发生了事故737起,死亡929人,金属非金属矿山的生产运营已成为我国风险最高的行业之一。因此,在全国金属非金属矿山推行安全标准化建设,夯实企业安全管理基础,不断提高金属非金属矿山企业安全生产水平势在必行。

2 开展金属非金属矿山安全标准化建设的意义

由于我国金属非金属矿山种类多、分布广,且大部分属于小规模开采,开采设施设备及工艺技术落后,安全管理水平不高,矿山安全生产现状堪忧,因此开展金属非金属矿山安全标准化建设具有重大意义。

2.1 开展安全标准化建设,是提升金属非金属矿山安全生产水平的必然要求

在金属非金属矿山中开展安全标准化建设,通过引入先进、科学、系统化的安全生产管理模式和方法,加大安全技术改造和持续改进的力度,全面夯实矿山企业安全管理基础,有利于推动矿山企业的安全管理工作从粗放到精细的转变,促使矿山企业安全管理不断朝着经常化、系统化、程序化、规范化、标准化方向发展,从源头上防止安全事故的发生,大大提升金属非金属矿山安全生产水平。

2.2 开展安全标准化建设,是贯彻落实安全发展理念、构建和谐社会的重要举措

开展金属非金属矿山安全标准化建设工作,要求矿山企业以人为本,把发展建立在安全的基础上,以发展解决安全生产中存在的深层次矛盾和问题,注重统筹兼顾,推动安全与发展的全面协调可持续发展,从而实现社会的和谐发展。

2.3 开展安全标准化建设,有利于帮助金属非金属矿山企业建立安全生产长效机制

开展金属非金属矿山安全生产标准化建设是一项长期的、基础的系统工程,它要求矿山企业建立健全安全生产责任制、规章制度和操作规程,提高安全生产和管理水平,矿山企业的各个生产岗位、生产环节、检查整改及环境等的安全工作都必须达到并保持国家法律法规要求的标准,确保金属非金属矿山企业始终保持良好的安全运行状态。

3 我国金属非金属矿山安全标准化建设现状

金属非金属矿山的安全生产关系着人民群众的生命财产安全,关系着国家发展稳定的大局,党和国家领导人高度重视金属非金属矿山的安全标准化建设,先后出台了《金属非金属矿山安全标准化规范导则》(AQ 2007.1—2006)、《安全标准化规范地下矿山实施指南》(AQ 2007.2—2006)、《国家安全监督总局关于加强金属非金属矿山安全标准化建设的指导意见》(安监总管[2009]80号)、《国家安全监管总局办公厅关于印发金属非金属矿山安全标准化分办法的通知》(安监总厅[2009]70号)、《金属非金属地下矿山安全标准化评分办法》等一系列方针、政策,加强对金属非金属矿山的安全生产监管,有力地推动了金属非金属矿山的安全标准化建设进程。

3.1 安全管理过程规范初步建立,矿山企业安全生产能力有效提升

2006年颁布实施的《金属非金属矿山安全标准化规范》以提升金属非金属矿山本质安全和安全管理水平为目的,以矿山风险控制为核心,对安全管理的全过程进行了科学、全面、系统的规范,并明确了安全标准化的评定标准,指出安全标准化的评定要采用标准化得分、百万工时伤害率和百万工时死亡率3个指标,评级必须同时满足这3个指标的规定,取其中最低的等级来确定标准化等级。标准化的等级分为5个,一级是最高等级,五级是最低等级,也是矿山企业取得安全许可证和进入合法生产企业序列的最基本要求。金属非金属地下矿山安全标准化的评定每3年至少要进行1次,且在发生死亡或者发生对矿山安全具有重大影响的其他事故后,要重新进行评定;而被评为安全标准化三级以上的金属非金属矿山企业,在安全生产许可证有效期内未发生安全生产死亡事故的,经原许可证颁发机构同意,可在许可证到期后不必进行安全评价直接办理延期办证手续。

该规范及其相关配套文件的相继出台,大大地激发了金属非金属矿山企业开展安全标准化建设的积极性,主动严格按照相关文件要求建章立制,对各个生产环节的风险进行辨识和预控,最大限度地消除在生产过程中可能存在的安全隐患,建立起自我约束、持续改进的安全生产机制,积极开展安全标准化评级工作,有效提高了矿山企业的安全管理水平,大大降低了金属非金属矿山安全生产事故发生率。2007—2013年我国安全事故情况表见表1。

3.2 安全标准化评价制度日趋完善,安全标准化体系得到进一步健全

一是建立健全了安全标准化评价制度。为进一步规范并做好金属非金属矿山安全标准化评级工作,国家安监总局制定了《金属非金属矿山安全标准化一级企业评审实施细则》《金属非金属矿山安全标准化评审专家工作守则》《金属非金属矿山安全标准化一级企业评审档案管理制度》等32个制度,并根据实际操作情况不断地完善和修改,有效地规范了金属非金属矿山安全标准化评级评审程序,确保了评审过程的客观和公正。二是培养了一批高素质的评审专家队伍。为满足金属非金属矿山安全标准化评级的需要,国家安监总局从全国高校、科研院所和相关企业遴选了一批具有不同专业背景、在自身研究领域均处于领先水平的专家,组建成立了评审专家库,对安全标准化工作现场进行全面、系统、深入的安全生产诊断,及时发现、排解矿山企业存在的安全事故隐患,提高了矿山企业的安全生产水平。

4 我国金属非金属矿山安全标准化建设存在的问题

虽然我国金属非金属矿山安全标准化建设取得了长足的进步,矿山的安全标准体系已逐步建成,但仍存在一些问题。

4.1 安全生产标准种类庞杂,标准体系系统性不强

由于我国的安全生产工作实行各行业主管部门管理体制,金属非金属矿山的安全生产标准由不同的部门制定和发布,种类繁杂,各标准之间存在交叉重叠、甚至矛盾的情况,这严重影响了我国金属非金属矿山安全标准化工作的推进。

4.2 部分安全标准内容相对滞后,形同虚设

目前,我国金属非金属矿山安全生产标准体系中的部分标准已有多年未进行修订和完善,与安全生产实际需要严重脱节,不能适应当前金属非金属矿山企业的生产需要,形同虚设。

4.3 安全生产投入不足,安全标准化建设进度较慢

金属非金属矿山安全标准化的建设和运行需要大量的资金支持,但由于部分矿山企业安全生产意识薄弱,为追求经济利益的最大化,不愿意进行安全投入,从而导致安全标准化建设工作进度缓慢。

5 推进我国金属非金属矿山安全标准化建设的对策与建议

针对我国金属非金属矿山安全标准化建设过程中存在的问题,为加快推进安全标准化建设进程,提出如下对策和建议。

5.1 开展安全标准清理工作,提高现行标准的技术水平

聚集我国金属非金属矿山安全研究领域的顶级专家,组建金属非金属矿山安全国家标准评审委员会,对涉及金属非金属矿山安全监管的部门进行重新整合,对金属非金属矿山相关标准进行清理,梳理和废止重复的、不一致的标准,补充空白的、缺乏的标准,并对我国金属非金属矿山整个安全标准体系进行整体规划和更新,明确今后标准化工作的方向。

5.2 建立及时有效的信息反馈机制,提高安全标准的适用性

一是建立健全自下而上的信息沟通机制,鼓励金属非金属矿山企业将安全标准化实施过程中遇到的问题,不断反馈给上级安全监管机构,并进一步反馈到我国安全标准化的制定机构,使安全标准化制定和管理机构能够及时了解安全标准的实施情况及发现存在的问题,及时完善安全标准化制度,确保标准能不断适应新形势、新情况的发展要求,提高我国金属非金属安全标准的适用性。二是对安全标准进行动态化管理,时刻关注国外先进标准和法规,定期组织专家到国外进行标准制定方面的交流,对国外金属非金属矿山的先进安全生产标准进行采标,积极参与国际金属非金属矿山安全标准的制定,并结合我国金属非金属矿山安全生产实际,及时修订和完善标准,做到对金属非金属矿山安全标准的动态化管理。

5.3 强化安全投入考核,提高矿山企业的安全生产投入水平

将安全投入率纳入安全标准化考核体系中。把安全投入率作为安全标准化评级的一个重要指标进行考核,对于安全投入过低、安全生产设备更新缓慢的金属非金属矿山企业,经责令限期整改仍未达标者,吊销其安全生产许可证;对于安全投入较高的矿山企业,进行通报表扬并给予一定的物质奖励,以激发矿山企业增加安全生产投入、使用先进安全生产技术的积极性和主动性,加快推动我国金属非金属矿山安全标准化建设的步伐。

参考文献

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金属探伤 第11篇

一、金属的冶炼

根据金属的存在形式、金属还原过程的热力学及其他诸多因素，工业冶炼金

属的方法主要有：热分解法、热还原法、电解法和氧化法。

1.热分解法

Ag2O、HgO等少数不活泼金属的化合物，由于其生成自由能负值小，不稳定，易分解，因此这类金属可通过直接加热使其分解的方法制备：

2HgO△2Hg+O2↑

2Ag2O△4Ag+O2↑

2.热还原法

这是最常见的从矿石提取金属的方法。由于所用的还原剂不同，又可分为碳热还原法、氢热还原法和金属热还原法。

（1）碳热还原法

碳热还原法是指用C或CO作还原剂的金属冶炼方法。由于焦炭资源丰富，价廉易得，所以只要可行，尽可能采用此种方法。

对一些氧化物如SnO2、Cu2O等，直接用碳作还原剂制取金属：

SnO2+2CSn+2CO↑

Cu2O+C2Cu+CO↑

对于Fe2O3，常用CO作还原剂：

Fe2O3+3CO2Fe+3CO2

如果矿石的主要成分是碳酸盐，则由于大多数碳酸盐在高温下易发生热分解生成氧化物，故也可用该法冶炼金属，只是反应分两步进行：

ZnCO3△ZnO+CO2↑

ZnO+C△Zn+CO↑

如果矿石是硫化物，则先将矿石在空气中煅烧使之转化为氧化物，再用碳还原。如：

2PbS+3O2煅烧2PbO+2SO2↑

PbO+C△Pb+CO↑

（2）氢热还原法

碳热还原法的缺点是制得的金属中往往含有碳和碳化物，得不到较纯的金属。故有时为制备少量的纯金属，采用氢热还原法，用氢气作还原剂。如：

GeO2+2H2Ge+2H2O

WO3+3H2W+3H2O

（3）金属热还原法（金属置换法）

这是指用一种金属作还原剂（往往是较活泼的金属）把另一种金属从其化合物中还原出来。一般而言，那些还原能力强、成本低、处理方便、易于分离、不与

产品金属形成合金的金属常被选定为还原剂。钠、镁、钙、铝是常用的还原剂。

如制取碱金属的几个反应的化学方程式如下：

KCl+Na△NaCl+K↑

2RbCl+Ca△CaCl2+2Rb↑

2CsAlO2+Mg△MgAl2O4+2Cs↑

钙、镁还常用作钛、锆、铪、钒、铌和钽的氧化物的还原剂。

用铝作还原剂制取其他金属的方法称为铝热法。例如Al与Fe2O3的反应：

Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe

生成氧化铝的反应是强烈的放热反应，被还原出的金属常以液态形式析出，因此用铝和其他金属氧化物反应时，不必额外给反应体系供热。只需用引燃剂引发反应即可。

3.电解法

此法主要用于从化合物中制取活泼金属，如铝、镁、钙、钠等。因为一般的化学还原剂不能使活泼金属离子得到电子被还原，只有采用电解Y同周期，Y、Z同主族，其原子核内质子

数之和为31，试判断X、Y、Z各是什么元素。

解因为31+83=13整除无解，31-83=8缺1。所以，Y的原子序数为8，即氧元素；X的原子序数为8-1=7，即氮元素；Z的原子序·数为8+8=16，即硫元素。

对2～21号以外的元素（B、C同族，不一定同主族），式子m±83及b8中的数字8，可改为2、18、32等数。

二、“对角”规律

包括以下两点内容：

1.沿表中金属与非金属分界线方向（记为）对角的两主族元素（都是金属或非金属）性质（金属性或非金属性）相近。

2.沿“”方向对角的两主族元素，左下角元素的金属性强（或非金属性弱），右上角元素的非金属性强（或金属性弱）。

三、“相邻相近”规律

表中上下左右相邻元素的性质差别不大。

四、“奇偶”规律

表中原子序数为奇（或偶）数的元素，其所在的族序数及主要化合价也为奇（或偶）数（第Ⅷ族除外）.

例2短周期元素A与B能形成A2B3化合物，若A的原子序数为m，则B的原子序数不可能是（ ）。

A.m+3 B.m+4C.m+11 D.m-5

解由A2B3知，A的化合价为+3，B的化合价为-2，则m必为奇数，B的原子序数必为偶数，而m+4不可能为偶数，故答案为B。

五、“序差”规律

除第ⅠA、ⅡA族外，同族上下相邻两元素原子序数的差值，与下面元素所在周期的元素种数相同；第ⅠA、ⅡA族则与上面元素所在周期的元素种数相同。

例如，已知A、B是同族相邻两元素，A、B所在的周期分别有m、n种元素，A的原子序数为x。若A、B在第ⅦB族，当A在B的上面时，B的原子序数为（x+n）；当B在A的上面时，B的原子序数为（x-m）。若A、B在第ⅡA族，当A在B的上面时，B的原子序数为（x+m）；当B在A的上面时，B的原子序数为（x-n）。

六、“分界”规律

1.表中金属与非金属间有一分界线，分界线左边元素（金属元素）的单质为金属晶体，化合物多为离子晶体。分界线右边元素（非金属元素）的单质及其相互间的化合物，固态时多为分子晶体。

分界线附近的金属大都有两性，非金属及其某些化合物大都为原子晶体（如晶体硼、晶体硅、二氧化硅晶体、碳化硅晶体等）。另外，在分界线附近可找到半导体材料。

2.若从表中第VA与ⅥA之间左右分开，则左边元素氢化物的化学式，是将氢的元素符号写在后边（如SiH4、PH3、CaH2等）；而右边元素氢化物的化学式，是将氢的元素符号写在前边（如H2O、HBr等）。

七、“m-2”规律

第m主族所含非金属元素种数为（m-2）（第ⅠA族氢元素除外），如第ⅥA族有（6-2）=4种非金属，即氧、硫、硒、碲，钋为金属元素。

八、“（n+1）22、（n+2）22”规律

若n为奇数，则第n周期最多容纳的元素种数为（n+1）22；若n为偶数，则第n周期最多容纳元素种数为（n+2）22。应用这一规律，不仅可求出任一周期所含元素种数（第七周期未排满除外），进而还可进行“序位互定”，即已知某元素的原子序数，可确定其在表中的位置；已知某元素在表中的位置，也可确定出其原子序数。

九、“m/n定性”规律

主族序数m与周期序数n的比值m/n，若小于1，则该元素为金属元素，比值愈小金属性愈强；若等于1，则一般为两性元素；若大于1，则为非金属元素（氢元素除外），比值愈大非金属性愈强。

十、“阴上阳下”规律

具有相同电子层结构的离子，阴（阳）离子元素在阳（阴）离子元素的上（下）一周期。

例如，Xm+与Yn+电子层结构相同，则元素X在元素Y的下一周期。故原子序数X>Y。

（收稿日期：2014-11-24）

金属探伤 第12篇

1 玻璃—金属封接工艺

张露露、杨学林、倪世兵研究认为,玻璃和金属材料的封接工艺对金属表面实施预氧化操作,在达到预氧化标准之后能够实现二者的连接,分析Kovar合金的性质可知,其热膨胀系数十分接近于玻璃,能够显著降低两种材料的连接热应力阻碍。玻璃-金属封接工艺结合过程中需要解决的重点问题是两种化学材料的不相容和热应力的问题,玻璃是典型的非金属材料,其内部结构是共价键连接结构,金属材料的结合方式是电子云,因此阻碍了二者的结合。

石芳兰认为,玻璃和金属的热膨胀系数差距很大,即使两种物质能够在润湿的条件下连接,也会在冷却的时候受到应力影响,可能会导致玻璃发生炸裂。为了解决玻璃材料和金属材料两种不同物质的物理化学性质不相容的状况,需要首先对两种材料的性质进行改变,由此实现熔融玻璃和金属的润湿铺展。为了解决玻璃材料和金属材料之间的封接应力难题,研究学者将研究重点放在两种材料的热膨胀系数商,开始寻找热膨胀系数接近的金属材料和玻璃材料,例如,常使用的Fe-Co-Ni系列膨胀合金和封接玻璃。

2 陶瓷—金属封接工艺

樊洋经过研究实践认为,陶瓷和金属材料连接使用的封接工艺其连接原理主要是对陶瓷材料的表面实施固定操作来拉近两种材料的性质相似性,例如,通过涂膏方式、烧结方式、电镀方式等,经过以上操作的实施,能够在陶瓷表面形成一种十分相近于金属材料的金属化层,提升二者连接的紧密性,由此才能实现二者的融合,保证陶瓷表面达到能够和金属材料钎焊连接的要求。根据近年来的研究显示,很多研究将关注点放在无机非金属材料和金属材料的连接上,在该过程中的连接问题可能会受到化学不相容或者热应力问题的阻碍。就目前来看,很多工厂针对用陶瓷和金属材料之间的连接使用烧结金属粉末法。分析陶瓷-金属封接工艺的重要环节可知,陶瓷表面金属化层的质量才是重点,决定了二者的连接质量。

许天才、彭晓东、姜军伟等人认为,无机非金属材料和金属材料在进行金属化操作的过程中,其中的Mo颗粒会发生状态的变化,从原先的状态变成骨架结构,其中金属粉中的玻璃能够填满整个骨架结构,不留空隙,填充完整。同时会将其和95%的陶瓷玻璃相连接在一起,利用毛细作用将其放入到陶瓷材料之中,由此能够拉近两种材料的属性,形成两者之间强度较高、十分细密的金属化层。当其中玻璃相的含量偏高的时候,网络骨架结构中会出现很多内闭合的气孔,国内研究学者针对以上内容的研究和分析焦点都在研究陶瓷表面的金属化分析上,重点研究内容是注重无机非金属材料金属化强度的提升。由于受到制作工艺局限性的影响,陶瓷会出现表面或者内部缺陷的状况,导致在实现金属和陶瓷连接过程中呈现出强度不集中的现象。

3 陶瓷—金属活性钎焊

戴晓云认为陶瓷-金属活性钎焊的连接主要是通过活性元素的使用来完成陶瓷反应连接的过程,该种连接方式能够显著降低连接工艺的复杂程度,分析陶瓷-金属活性钎焊工艺的具体过程可知,在传统钎焊方法的指引下,利用活性成分来增加钎料对不同物质的亲和能力,例如,常见的活性成分包含氧化物、硅酸盐等。

武高辉主要针对Si C陶瓷的活性钎焊过程进行了研究,分析工艺过程的温度控制和保温时间等因素,最后分析了该工艺的应用对接头力学的影响作用,研究认为,当钎焊温度提升的时候,其强度会提升,弯曲强度很高,如果保温时间很久,会增加钎料和陶瓷之间的反应厚度,因此导致连接过程出现脆性金属间化合物,降低了连接质量。

4 陶瓷—金属过渡液相扩散焊

张盼、何宇航、张琪等人认为陶瓷-金属的活性钎焊工艺能够实现无机非金属材料和金属材料之间的连接,且连接可靠性较强,但该过程会出现接头受到高温高应力无法适应的状况,原因在于活性钎焊过程中连接的温度很低,如果一味提升钎焊温度的话,还会造成热应力的增加。

吴健松、肖应凯、梁海群等人指出,陶瓷和金属材料之间扩散焊进行的过程中,其中间层具有强大的复合能力,其整体结构是由一个很薄的熔点很低的金属铺置在厚度很高的核心层上面,由于金属或者合金的熔点偏低,当薄层受热融化后会流向高熔点的材料,在接触的时候发生反应,导致溶液消失,因此其中间合金或者中间层的性质主要决定物是高熔点位置的核心材料。

5 结论

无机非金属和金属材料的物理化学性是不相容的,同时还受到材料热应力的阻碍。

首先,玻璃材料和金属的连接需要对玻璃实施预氧化,提升材料的湿润度,从而使用Kovar合金等来拉近金属材料和无机非金属材料的热膨胀系数,降低二者连接过程的热应力问题。其次,陶瓷材料和金属材料的连接需要对陶瓷进行二次加工,对其实施涂膏、烧结、电镀等过程之后,在陶瓷的表面形成一种有利于二者连接的金属化层,有助于陶瓷和金属材料的连接,顺利完成钎焊。第三,陶瓷-金属活性钎焊过程需要使用活性元素来帮助连接完成,极大程度降低工艺的复杂程度。第四,陶瓷-金属过渡液相扩散焊工艺需要中间层的增加,降低钎焊的应力阻碍,提升接头处的性能和高温。可见无机非金属材料和金属材料的连接中,不同连接工艺都存在优势和缺陷,因此实际的工业生产活动和科学研究中,需要根据实际需求来适当选择连接方式。

摘要：无机非金属材料的广泛应用原因在于材料自身的优势,当前无机非金属材料的应用领域已经拓展至各种行业,但无机非金属材料同时还具有很多缺陷。例如,无机非金属材料的塑韧性非常差,因此对材料的制作和利用难度较高,只能够制作出复杂程度较低的结构;由于无机非金属材料的冷加工性能很差,因此材料在应用的过程当中常会被很多因素限制。对比无机非金属材料,金属材料具备良好的强度和韧性,材料加工性能良好,能够一定程度弥补无机非金属材料应用过程中的很多不足,因此研究界开始将研究重点放在无机非金属材料和金属材料的连接上,以求拓展材料连接的应用范围。

关键词：无机非金属材料,金属材料,连接

参考文献

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[2]石芳兰.无机非金属材料的研制及性能表征[J].中国建材科技,2015(6):77-78.

[3]樊洋.非金属管材的连接方法研究[J].石化技术,2016,02:163.

[4]许天才,彭晓东,姜军伟,等.钛合金连接异种材料新技术的研究应用[J].稀有金属,2014(4):711-719.

[5]戴晓云.无机非金属材料的抗菌性能研究[J].轻工标准与质量,2014(3):79-80.

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[8]吴健松,肖应凯,梁海群.改进的水热法在无机非金属材料制备中的应用[J].化学通报,2012(4):306-311.

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