The proposed study explores the feasibility of detecting and quantifying corrosion and delamination (physical separation) at the interface between reinforcing steel bars and concrete using ultrasonic guided waves. The problem of corrosion of the reinforcing steel in structures has increased significantly in recent years. The emergence of this type of concrete deterioration, which was first observed in marine structures and chemical manufacturing plants, coincided with the increased applications of deicing salts (sodium and calcium chlorides) to roads and bridges during winter months in those states where ice and snow are of major concern. Concrete is strengthened by the inclusion of the reinforcement steel such as deformed or corrugated steel bars. Bonding between the two materials plays a vital role in maximizing performance capacity of the structural members. Durability of the structure is of concern when it is exposed to aggressive environments. Corrosion of reinforcing steel has led to premature deterioration of many concrete members before their design life is attained. It is therefore, important to be able to detect and measure the level of corrosion in reinforcing steel or delamination at the interface. The development and implementation of damage detection strategies, and the continuous health assessment of concrete structures then become a matter of utmost importance. The ultimate goal of this research is to develop a nondestructive testing technique to quantify the amount of corrosion in the reinforcing steel. The guided mechanical wave approach has been explored towards the development of such methodology. The use of an embedded ultrasonic network for monitoring corrosion in real structures is feasible due to its simplicity. The ultrasonic waves, specifically cylindrical guided waves can propagate a long distance along the reinforcing steel bars and are found to be sensitive to the interface conditions between steel bars and concrete. Ultrasonic transducers are used to launch and detect cylindrical guided waves along the steel bar.In this dissertation, in-situ corrosion monitoring technique for reinforced concrete is developed based on two methods - 1) variation of signal strength and 2) the time-of-flight (TOF) variations as the corroded member is loaded transversely. This is the first attempt ever to monitor corrosion inside concrete by measuring the change in the time of flight of guided waves along reinforcing bars as the concrete beam is subjected to bending. Advantages of corrosion monitoring by TOF change are discussed in the dissertation.

Este trabalho apresenta os resultados da aplicação da metodologia de inspeção não intrusiva (INI) em equipamentos do sistema de dessulfurização de gás numa plataforma petrolífera, com o auxílio da inspeção baseada em risco utilizando a norma API RP 581. A inspeção não intrusiva é aplicada tendo como fundamentos as guias de inspeção, como a DNV-RP-G103, que reúne informações de como executar e justificar o seu uso, a fim de garantir a segurança das instalações, eliminando a necessidade de uma parada do equipamento para a realização da inspeção. Contudo nem todos os equipamentos puderam ser inspecionados por esta metodologia, devido a limitações operacionais e/ou construtivas. O trabalho conclui que a inspeção não intrusiva pode ser aplicada à inspeção de equipamentos sem prejuízo ao mapa de risco do equipamento ou da unidade, e naqueles onde não é possível à utilização somente da metodologia, a mesma poderá ser aplicada em conjunto com a inspeção convencional fornecendo informações importantes sobre o estado do equipamento, melhorando assim a confiabilidade do planejamento da parada de manutenção e uma redução dos custos envolvidos. / This paper presents the results of applying the methodology of non-intrusive inspection (INI) in electrical system flue gas desulphurization an oil rig, with the help of riskbased inspection using the API RP 581. The non-intrusive inspection is implemented with the guides as the foundations of inspection, such as DNV-RP-G103, which gathers information on how to make and justify its use, to ensure the safety of installations, eliminating the need for a parade equipment to perform the inspection. However not all equipment could be inspected by this method, due to operational limitations and / or constructive. The paper concludes that the non-intrusive inspection can be applied to inspection of equipment subject to the risk map of the equipment or unit, and those where it is not possible to use only the methodology, it may be applied along with conventional inspection providing important information on the status of the equipment, thereby improving the reliability of planning maintenance shutdown and lower costs.

Este trabalho apresenta os resultados da aplicação da metodologia de inspeção não intrusiva (INI) em equipamentos do sistema de dessulfurização de gás numa plataforma petrolífera, com o auxílio da inspeção baseada em risco utilizando a norma API RP 581. A inspeção não intrusiva é aplicada tendo como fundamentos as guias de inspeção, como a DNV-RP-G103, que reúne informações de como executar e justificar o seu uso, a fim de garantir a segurança das instalações, eliminando a necessidade de uma parada do equipamento para a realização da inspeção. Contudo nem todos os equipamentos puderam ser inspecionados por esta metodologia, devido a limitações operacionais e/ou construtivas. O trabalho conclui que a inspeção não intrusiva pode ser aplicada à inspeção de equipamentos sem prejuízo ao mapa de risco do equipamento ou da unidade, e naqueles onde não é possível à utilização somente da metodologia, a mesma poderá ser aplicada em conjunto com a inspeção convencional fornecendo informações importantes sobre o estado do equipamento, melhorando assim a confiabilidade do planejamento da parada de manutenção e uma redução dos custos envolvidos. / This paper presents the results of applying the methodology of non-intrusive inspection (INI) in electrical system flue gas desulphurization an oil rig, with the help of riskbased inspection using the API RP 581. The non-intrusive inspection is implemented with the guides as the foundations of inspection, such as DNV-RP-G103, which gathers information on how to make and justify its use, to ensure the safety of installations, eliminating the need for a parade equipment to perform the inspection. However not all equipment could be inspected by this method, due to operational limitations and / or constructive. The paper concludes that the non-intrusive inspection can be applied to inspection of equipment subject to the risk map of the equipment or unit, and those where it is not possible to use only the methodology, it may be applied along with conventional inspection providing important information on the status of the equipment, thereby improving the reliability of planning maintenance shutdown and lower costs.

Este trabalho apresenta os resultados da aplicação da metodologia de inspeção não intrusiva (INI) em equipamentos do sistema de dessulfurização de gás numa plataforma petrolífera, com o auxílio da inspeção baseada em risco utilizando a norma API RP 581. A inspeção não intrusiva é aplicada tendo como fundamentos as guias de inspeção, como a DNV-RP-G103, que reúne informações de como executar e justificar o seu uso, a fim de garantir a segurança das instalações, eliminando a necessidade de uma parada do equipamento para a realização da inspeção. Contudo nem todos os equipamentos puderam ser inspecionados por esta metodologia, devido a limitações operacionais e/ou construtivas. O trabalho conclui que a inspeção não intrusiva pode ser aplicada à inspeção de equipamentos sem prejuízo ao mapa de risco do equipamento ou da unidade, e naqueles onde não é possível à utilização somente da metodologia, a mesma poderá ser aplicada em conjunto com a inspeção convencional fornecendo informações importantes sobre o estado do equipamento, melhorando assim a confiabilidade do planejamento da parada de manutenção e uma redução dos custos envolvidos. / This paper presents the results of applying the methodology of non-intrusive inspection (INI) in electrical system flue gas desulphurization an oil rig, with the help of riskbased inspection using the API RP 581. The non-intrusive inspection is implemented with the guides as the foundations of inspection, such as DNV-RP-G103, which gathers information on how to make and justify its use, to ensure the safety of installations, eliminating the need for a parade equipment to perform the inspection. However not all equipment could be inspected by this method, due to operational limitations and / or constructive. The paper concludes that the non-intrusive inspection can be applied to inspection of equipment subject to the risk map of the equipment or unit, and those where it is not possible to use only the methodology, it may be applied along with conventional inspection providing important information on the status of the equipment, thereby improving the reliability of planning maintenance shutdown and lower costs.

O presente trabalho objetivou desenvolver e implementar, em escala laboratorial, uma rotina experimental com base em Imageamento por Ressonância Magnética Nuclear (IRMN) de modo a verificar seu potencial como metodologia não-destrutiva aplicável à inspeção quali- e quantitativa de água e hidrocarbonetos líquidos aprisionados no interior de células de núcleos-colméia utilizados na confecção de painéis-sanduíche compósitos estruturais de grau aeronáutico. Tentativas foram também realizadas no sentido de se observarem e caracterizarem danos por amassamento de núcleos-colméia, assim como de se detectar a presença de resina polimérica na forma sólida, visando, desta feita, verificar o uso do IRMN na inspeção de componentes previamente reparados e/ou contendo excesso de resina por falha do processo de manufatura. Concluiu-se que IRMN é uma poderosa ferramenta para a detecção e a quantificação de líquidos puros e compostos, ricos em hidrogênio, contidos nas células de núcleos de amostras extraídas de painéis-sanduíche compósitos. O potencial do IRMN na identificação, e, portanto, na discriminação entre os diversos fluidos se mostrou bastante promissor, desde que se empreguem ferramentas de processamento e análise computadorizada de imagens a partir de programas computacionais de reconhecimento de padrões via redes neurais artificiais e/ou sistemas com base em conhecimento. A técnica de IRMN utilizada neste estudo não permitiu a captura de imagens de resina polimérica sólida, nem mesmo quando à esta foram adicionadas cargas de elementos intensificadores de sinais de RMN, tais como ferro e gadolíneo. Danos no núcleo-colméia tão pequenos quanto 1,0 mm de profundidade e 1,8 mm de diâmetro foram clara e inequivocamente imageados e delineados pela técnica IRMN, desde que estivessem permeados por fluido hidrogenado (ex. água). A quantificação de líquidos nos núcleos-colméia por intermédio de ferramentas computacionais simples (processadores e analisadores de imagens) foi muito bem sucedida no caso dos líquidos com relativamente alto ponto de fulgor, pois as massas fluidas se mantiveram constantes por períodos de tempo significativamente longos no interior das células analisadas. / This work intended to develop and implement in laboratorial scale an experimental routine funded in Nuclear Magnetic Resonance Imaging (NMRI) in order to verify its potential as a non-destructive methodology for quali- and quantitative inspection of liquid water and hydrocarbons entrapped in honeycomb core cells utilized to build up aeronautical grade structural composite sandwich panels. Attempts were also carried out to observe and characterize crush damage of honeycomb core, as well as to detect solid polymer resin towards the use of NMRI to assess previously repaired components and/or containing in excess resin amount due to manufacturing process faults. It has been concluded that NMRI is a powerful tool in detecting and quantifying hydrogen-rich pure and compound liquids contained in core cells of composite sandwich samples. The NMRI potential in identifying and, therefore, discriminating several fluids has shown very promising as long as computed image processing and analysis tools are employed from pattern recognition software via artificial neural networks and/or knowledge-based systems. The utilized NMRI technique failed in imaging solid polymer resin, even when the latter was loaded with NMR-signal intensifier elements such as iron and gadolinium. Honeycomb core damages as small as 1.0 mm in depth and 1.8 mm in diameter were clearly and unambiguously imaged and delineated by the NMRI technique since they were permeated with hydrogenated fluid (ex., water). The quantification of liquids in honeycomb cores by means of simple computational tools (image processor and analyzer) was very successful in case of relatively high flash point fluids, insofar as their masses remained constant within the analyzed cells for significantly long periods of time.

O presente trabalho objetivou desenvolver e implementar, em escala laboratorial, uma rotina experimental com base em Imageamento por Ressonância Magnética Nuclear (IRMN) de modo a verificar seu potencial como metodologia não-destrutiva aplicável à inspeção quali- e quantitativa de água e hidrocarbonetos líquidos aprisionados no interior de células de núcleos-colméia utilizados na confecção de painéis-sanduíche compósitos estruturais de grau aeronáutico. Tentativas foram também realizadas no sentido de se observarem e caracterizarem danos por amassamento de núcleos-colméia, assim como de se detectar a presença de resina polimérica na forma sólida, visando, desta feita, verificar o uso do IRMN na inspeção de componentes previamente reparados e/ou contendo excesso de resina por falha do processo de manufatura. Concluiu-se que IRMN é uma poderosa ferramenta para a detecção e a quantificação de líquidos puros e compostos, ricos em hidrogênio, contidos nas células de núcleos de amostras extraídas de painéis-sanduíche compósitos. O potencial do IRMN na identificação, e, portanto, na discriminação entre os diversos fluidos se mostrou bastante promissor, desde que se empreguem ferramentas de processamento e análise computadorizada de imagens a partir de programas computacionais de reconhecimento de padrões via redes neurais artificiais e/ou sistemas com base em conhecimento. A técnica de IRMN utilizada neste estudo não permitiu a captura de imagens de resina polimérica sólida, nem mesmo quando à esta foram adicionadas cargas de elementos intensificadores de sinais de RMN, tais como ferro e gadolíneo. Danos no núcleo-colméia tão pequenos quanto 1,0 mm de profundidade e 1,8 mm de diâmetro foram clara e inequivocamente imageados e delineados pela técnica IRMN, desde que estivessem permeados por fluido hidrogenado (ex. água). A quantificação de líquidos nos núcleos-colméia por intermédio de ferramentas computacionais simples (processadores e analisadores de imagens) foi muito bem sucedida no caso dos líquidos com relativamente alto ponto de fulgor, pois as massas fluidas se mantiveram constantes por períodos de tempo significativamente longos no interior das células analisadas. / This work intended to develop and implement in laboratorial scale an experimental routine funded in Nuclear Magnetic Resonance Imaging (NMRI) in order to verify its potential as a non-destructive methodology for quali- and quantitative inspection of liquid water and hydrocarbons entrapped in honeycomb core cells utilized to build up aeronautical grade structural composite sandwich panels. Attempts were also carried out to observe and characterize crush damage of honeycomb core, as well as to detect solid polymer resin towards the use of NMRI to assess previously repaired components and/or containing in excess resin amount due to manufacturing process faults. It has been concluded that NMRI is a powerful tool in detecting and quantifying hydrogen-rich pure and compound liquids contained in core cells of composite sandwich samples. The NMRI potential in identifying and, therefore, discriminating several fluids has shown very promising as long as computed image processing and analysis tools are employed from pattern recognition software via artificial neural networks and/or knowledge-based systems. The utilized NMRI technique failed in imaging solid polymer resin, even when the latter was loaded with NMR-signal intensifier elements such as iron and gadolinium. Honeycomb core damages as small as 1.0 mm in depth and 1.8 mm in diameter were clearly and unambiguously imaged and delineated by the NMRI technique since they were permeated with hydrogenated fluid (ex., water). The quantification of liquids in honeycomb cores by means of simple computational tools (image processor and analyzer) was very successful in case of relatively high flash point fluids, insofar as their masses remained constant within the analyzed cells for significantly long periods of time.

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(エネルギー科学) / 甲第17918号 / エネ博第290号 / 新制||エネ||60(附属図書館) / 30738 / 京都大学大学院エネルギー科学研究科エネルギー応用科学専攻 / (主査)教授 大垣 英明, 教授 白井 康之, 教授 松田 一成 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Energy Science / Kyoto University / DGAM

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Metal additive manufacturing is an important tool for the creation of cost effective and environmentally friendly components for the future of the aerospace industry. Newly developed methods such as Direct Energy Deposition, Laser Beam Wire (DEDLB/w) have the potential to quickly and effciently manufacture aircraft engine components of high quality when utilising the correct set of process parameters. Establishing these parameters is a challenging task as product defects can be diffcult to detect and localise during the DEDLB/w process. This thesis explores the possibility of detecting crack type defects during the additive manufacturing of Nickel-Based Superalloy components using in process acoustic emission inspection and hierarchical clustering to evaluate DEDLB/w process parameter sets. After observing numerous material depositions made using DEDLB/w, crack-like signals were observed and clustered using features derived from Acoustic Emission (AE) data. The results were then evaluated and validated using X-Ray and X-Ray Computed Tomography (µCT) inspection. Crack-like acoustic emissions were recorded from depositions in which cracks were later found using X-rayand µCT inspection, and these emissions were successfully clustered over multiple depositions using statistical analysis and agglomerative clustering.

[ES] La investigación desarrollada para la tesis doctoral ha estado ligada con el proyecto de investigación ROBIM (Robótica autónoma para inspección y evaluación de edificios existentes con integración BIM) y tiene como objetivo general el desarrollo de una tecnología automatizada, activa y multidisciplinar de inspección, evaluación y diagnóstico de la composición, estado de conservación y eficiencia energética de los cerramientos del patrimonio inmueble, que facilite la obtención de información fiel y suficientemente detallada de los sistemas constructivos y lesiones que afectan a la envolvente de los edificios. Para llevar a cabo todos los objetivos planteados, se ha desarrollado un trabajo de 4 años con un equipo multidisciplinar que ha tomado las decisiones en función de los distintos avances desarrollados por la investigación de cada uno de los componentes del equipo. En el caso que ocupa esta investigación, se ha desarrollado una metodología de inspección exprofeso, teniendo como horizonte final el colectivo de técnicos en inspección que tienen que proponer soluciones para la rehabilitación de edificios. Estos técnicos en la mayoría de ocasiones no tienen un protocolo claro a seguir para afrontar la inspección y diagnóstico de un proyecto de rehabilitación, esto ha motivado el desarrollo de esta metodología que de manera semiautomática es capaz de aunar las diferentes etapas bajo un mismo formato para ordenar y facilitar la inspección completa. / [CA] La investigació desenvolupada per a la tesi doctoral ha estat lligada amb el projecte d'investigació ROBIM (Robótica autónoma per a inspecció i avaluació d'edificis existents amb integració BIM) i té com a objectiu general el desenvolupament d'una tecnologia automatitzada, activa i multidisciplinària d'inspecció, avaluació i diagnòstic de la composició, estat de conservació i eficiència energètica dels tancaments del patrimoni immoble, que facilite l'obtenció d'informació fidel i prou detallada dels sistemes constructius i lesions que afecten l'envolupant dels edificis. Per a dur a terme tots els objectius plantejats, s'ha desenvolupat un treball de 4 anys amb un equip multidisciplinari que ha pres les decisions en funció dels diferents avanços desenvolupats per la investigació de cadascun dels components de l'equip. En el cas que ocupa esta investigació, s'ha desenvolupat una metodologia d'inspecció ex-profeso, tenint com a horitzó final el col·lectiu de tècnics en inspecció que han de proposar solucions per a la rehabilitació d'edificis. Estos tècnics en la majoria d'ocasions no tenen un protocol clar a seguir per a afrontar la inspecció i diagnòstic d'un projecte de rehabilitació, això ha motivat el desenvolupament d'esta metodologia que de manera semiautomàtica és capaç de conjuminar les diferents etapes sota un mateix format per a ordenar i facilitar la inspecció completa. / [EN] The research carried out for the doctoral thesis has been linked to the ROBIM research project ROBIM (Autonomous Robotics for Inspection and Evaluation of Existing Buildings with BIM Integration) and its general objetive is the development of an automated, active and multidisciplinary technology for the inspection, evaluation and diagnosis of the composition, state of conservation and energy efficiency of building envelopes, which facilitates obtaining accurate and sufficiently detailed information on the construction systems and injuries that affect the building envelop. In order to achieve all the objectives, set out, work has been carried out over four years with a multidisciplinary team that has taken decisions based on the different advances developed by the research of each of the members or the team. In the case of this research, an ex profeso inspection methodology has been developed, having as a final horizon the group of inspection technicians who have to propose solutions for the rehabilitation of buildings. In most cases, these technicians do not have a clear protocol to follow the dealing with the inspection and diagnosis of a refurbishment project. This has motivated the development of this methodology which, in a semi-automatic way, is capable of bringing together the different stages under a single format in order to organize and facilitate the complete inspection / Sánchez Gómez, S. (2024). Diseño adaptado de técnicas de examen no destructivas para su implementación en sistemas robotizados en inspección de fachadas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/202737