Retak Bersembunyi? Gunakan Pengimejan IR untuk Analisis Tekanan Termo Granit

Di ZHHIMG®, kami pakar dalam pembuatan komponen granit dengan ketepatan nanometer. Tetapi ketepatan sebenar melangkaui toleransi pembuatan awal; ia merangkumi integriti struktur jangka panjang dan ketahanan bahan itu sendiri. Granit, sama ada digunakan dalam asas mesin ketepatan atau pembinaan berskala besar, terdedah kepada kecacatan dalaman seperti retakan mikro dan lompang. Ketidaksempurnaan ini, digabungkan dengan tekanan haba persekitaran, secara langsung menentukan jangka hayat dan keselamatan komponen.

Ini memerlukan penilaian lanjutan, bukan invasif. Pengimejan Inframerah Terma (IR) telah muncul sebagai kaedah Ujian Tidak Memusnahkan (NDT) yang penting untuk granit, menyediakan kaedah tanpa sentuhan yang pantas untuk menilai kesihatan dalamannya. Ditambah dengan Analisis Pengagihan Termo-Tegasan, kita boleh bergerak lebih daripada mencari kecacatan untuk benar-benar memahami kesannya terhadap kestabilan struktur.

Sains Melihat Haba: Prinsip Pengimejan IR

Pengimejan IR terma berfungsi dengan menangkap tenaga inframerah yang dipancarkan dari permukaan granit dan menterjemahkannya ke dalam peta suhu. Taburan suhu ini secara tidak langsung mendedahkan sifat termofizik yang mendasari.

Prinsipnya mudah: kecacatan dalaman bertindak sebagai anomali terma. Retakan atau lompang, misalnya, menghalang aliran haba, menyebabkan perbezaan suhu yang boleh dikesan daripada bahan bunyi di sekeliling. Retakan mungkin kelihatan sebagai coretan yang lebih sejuk (menyekat aliran haba), manakala kawasan yang sangat berliang, disebabkan oleh perbezaan kapasiti haba, mungkin menunjukkan titik panas setempat.

Berbanding dengan teknik NDT konvensional seperti pemeriksaan ultrasonik atau X-ray, pengimejan IR menawarkan kelebihan yang berbeza:

• Pengimbasan Kawasan Besar yang Pantas: Satu imej boleh meliputi beberapa meter persegi, menjadikannya sesuai untuk penyaringan pantas komponen granit berskala besar, seperti rasuk jambatan atau katil mesin.
• Tidak Bersentuhan dan Tidak Memusnahkan: Kaedah ini tidak memerlukan gandingan fizikal atau medium sentuhan, memastikan sifar kerosakan sekunder pada permukaan asli komponen.
• Pemantauan Dinamik: Ia membolehkan penangkapan masa nyata proses perubahan suhu, penting untuk mengenal pasti kecacatan akibat terma yang berpotensi semasa ia berkembang.

Membuka Kunci Mekanisme: Teori Tekanan Termo

Komponen granit tidak dapat tidak menimbulkan tegasan haba dalaman disebabkan turun naik suhu ambien atau beban luaran. Ini dikawal oleh prinsip-prinsip termoelastik:

• Tidak Padan Pengembangan Terma: Granit ialah batu komposit. Fasa mineral dalaman (seperti feldspar dan kuarza) mempunyai pekali pengembangan haba yang berbeza. Apabila suhu berubah, ketidakpadanan ini membawa kepada pengembangan tidak seragam, mewujudkan zon pekat tegasan tegangan atau mampatan.
• Kesan Kekangan Kecacatan: Kecacatan seperti retakan atau pori-pori secara semula jadi menghalang pembebasan tegasan setempat, menyebabkan kepekatan tekanan tinggi dalam bahan bersebelahan. Ini bertindak sebagai pemecut untuk perambatan retak.

Simulasi berangka, seperti Analisis Elemen Terhad (FEA), adalah penting untuk mengukur risiko ini. Contohnya, di bawah ayunan suhu kitaran 20°C (seperti kitaran siang/malam biasa), papak granit yang mengandungi rekahan menegak boleh mengalami tegasan tegangan permukaan mencecah 15 MPa. Memandangkan kekuatan tegangan granit selalunya kurang daripada 10 MPa, kepekatan tegasan ini boleh menyebabkan keretakan berkembang dari semasa ke semasa, yang membawa kepada kemerosotan struktur.

Kejuruteraan dalam Tindakan: Kajian Kes dalam Pemeliharaan

Dalam projek pemulihan baru-baru ini mengenai lajur granit purba, pengimejan IR terma berjaya mengenal pasti jalur sejuk anulus yang tidak dijangka di bahagian tengah. Penggerudian seterusnya mengesahkan anomali ini adalah retakan mendatar dalaman.

Pemodelan termo-tegasan selanjutnya telah dimulakan. Simulasi mendedahkan bahawa tegasan tegangan puncak dalam retakan semasa musim panas mencapai 12 MPa, berbahaya melebihi had bahan. Pemulihan yang diperlukan ialah suntikan resin epoksi ketepatan untuk menstabilkan struktur. Semakan IR selepas pembaikan mengesahkan medan suhu yang lebih seragam dengan ketara, dan simulasi tegasan mengesahkan bahawa tegasan haba telah dikurangkan kepada ambang selamat (di bawah 5 MPa).

Horizon Pemantauan Kesihatan Lanjutan

Pengimejan IR terma, digabungkan dengan analisis tekanan yang ketat, menyediakan laluan teknikal yang cekap dan boleh dipercayai untuk Pemantauan Kesihatan Struktur (SHM) infrastruktur granit kritikal.

Masa depan metodologi ini menunjukkan kebolehpercayaan dan automasi yang dipertingkatkan:

1. Gabungan Pelbagai Modal: Menggabungkan data IR dengan ujian ultrasonik untuk meningkatkan ketepatan kuantitatif kedalaman kecacatan dan penilaian saiz.
2. Diagnostik Pintar: Membangunkan algoritma pembelajaran mendalam untuk mengaitkan medan suhu dengan medan tekanan simulasi, membolehkan pengelasan automatik kecacatan dan penilaian risiko ramalan.
3. Sistem IoT Dinamik: Mengintegrasikan penderia IR dengan teknologi IoT untuk pemantauan masa nyata keadaan terma dan mekanikal dalam struktur granit berskala besar.

Dengan mengenal pasti kecacatan dalaman secara tidak invasif dan mengukur risiko tekanan haba yang berkaitan, metodologi lanjutan ini memanjangkan jangka hayat komponen dengan ketara, memberikan jaminan saintifik untuk pemeliharaan warisan dan keselamatan infrastruktur utama.