文摘
使用钢快速增长在过去的几十年。然而,在涂层腐蚀检测仍然为无损检测(NDT)技术提出了挑战。这样的挑战之一是发射了复杂的结构。无法理解由于结构导致腐蚀是未被发现的,这可能导致灾难性的失败。此外,发射效应降低敏感性。现有的无损检测技术的局限性增强新方法需要腐蚀的特性。本文首先讨论相关的挑战与腐蚀检测涂层下的金属。其次,给出评论最多的无损检测方法用于检测涂层下的腐蚀。不同的技术基于无损检测方法如超声波、声、电磁射线,thermographic已经详细了。本文介绍了新兴的无损检测技术提供的意义和优势。 In the end, the trends and identified problems are summarized.
1。介绍
无损检测(NDT)是指材料的缺陷检测的实现,同时不影响材料的未来的表现。腐蚀是材料特性的恶化由于与环境的交互1)和材料腐蚀包括金属和合金、非金属矿物、森林,陶瓷、塑料、复合材料(2]。对于许多应用程序,首选金属仍然是低碳钢的相对低成本的优点,机械强度,易于制造。这一事实很容易腐蚀是主要缺点,这意味着它迅速失去力量,容易导致结构失效。因此,钢或其他金属结构如血管通常是控制腐蚀的涂层。涂层的目的是防止腐蚀发生插入环境和金属表面之间的一个障碍。虽然涂料提供了一个高水平的腐蚀防护,金属仍容易腐蚀。这种形式的腐蚀发生在钢涂料,和很难检测由于腐蚀所隐藏的涂料层。未被发现的腐蚀的发展可以导致严重的失败。严重的后果包括人员的安全风险,对环境的破坏,和经济的影响。
未被发现的腐蚀可能会下涂层没有抑制从而导致失败。当钢接触水和氧气,它可能会被腐蚀。为了提高考试的效率,采取了各种无损检测方法来检测下腐蚀涂层没有删除(3- - - - - -5),每一个都有不同的功能。然后使用这些无损检测技术领域还需要进一步检验目标的问题。
为了提高金属涂层的可靠性,无损检测方法用于调查腐蚀的存在。本文的总体结构包括以下:部分2本文将崔带来的挑战。部分3检查无损技术与案例研究的发展。然后,比较和讨论提供了部分4。趋势是节5。最后,列出的结论。
2。腐蚀带来的挑战下涂层
不幸的是,金属容易受到腐蚀。在金属表面发生反应,氧气和水将导致损失的电子和金属原子在金属离子的变换。腐蚀机制的例子(1]:
腐蚀是由带正电的交互与带负电荷的离子离子,如 。氢氧化是不溶性和电解液的分离。一个更熟悉的名字是一个生锈,白绿色沉淀。进一步获得氧气,氧化氢氧化铁 ,进而转换(红褐色锈)和 :
不同类型的腐蚀,如(黑色的磁铁),(布朗生锈),γ(FeOOH)(黄色铁锈)观察到的性质取决于交互环境中,腐蚀形成的机理和一般图所示1。金属会受到腐蚀的影响在许多不同的方式,根据腐蚀的本质和普遍的特定的环境条件。
(一)
(b)
(c)
(d)
各种技术,如电化学阻抗谱(6,7)可用于确定金属的状况并确定水平/任何腐蚀的严重性。无损检测检测涂层以下不同的挑战。还是和往常一样准确地检测和量化的挑战腐蚀、任务更加困难由于大型传感器之间的距离和无法引入的金属表面涂料层。这个距离是被称为“发射”。大型发射的直接影响是减少敏感性小的改变伴随腐蚀,如厚度变化或质量的损失。与此同时,涂层的厚度可能不同,导致发射导致发射效应的变化。这种发射效应将导致错误检测。
此外,与金属腐蚀的特征相关联的挑战需要理解的微观结构和物理变化发生之前腐蚀起始和增长。在大多数情况下的腐蚀,材料固有属性的变化主要在早期阶段。时将可观测的物理损坏等缺陷的积累这些变化超过临界极限。因此,没有统一的方法检测腐蚀涂料由于腐蚀行为的影响下的这些不同的因素。
检测涂层下的金属表面腐蚀,无损检测是一种强大的工具。在下一节中,最先进的无损检测技术在金属腐蚀检测进行了综述。每种方法的优缺点进行了总结,其次是挑战的评估和监测金属底层涂料。
3所示。先进的无损检测技术
几种无损检测技术已经申请了腐蚀检测,并且每个有一定的优点和缺点。例如,艾迪current-based技术已经用于腐蚀检查,在一个相对较小的探头采用和不需要身体接触标本8]。然而,这些方法只能用于检测表面腐蚀或近地表。此外,他们不仅是敏感的试样的电导率和磁导率的变化,而且发射变化。
3.1。超声波测试(UT)
超声检测是基于生成和检测机械波在被测样品或振动。这些样品不是局限于固体。大多数超声技术采用1兆赫到100兆赫作为操作频率。超声是指那些声音频率超出人类听觉的限制。超声波在材料的旅行速度依赖于材料的密度和弹性模量。因此,超声方法非常适合于描述属性的材料。此外,材料特性的变化将强烈地反映出超声波在边界。因此,超声方法通常用于测量厚度和腐蚀监测(9]。
尽管UT检测腐蚀的能力,这些方法遭受难以区分从表面反射/近地表从多个材料表面腐蚀和反思。另一个缺点是,它们需要水或凝胶等耦合媒体听觉上几个脉冲从传感器到材料。这使得传统但不适合某些情况下由于表面处理的要求。已经完成了大量的工作在最近几年发展非接触超声缺陷描述不需要表面处理的技术。Air-coupled技术包括适应传统的压电传感器(10),这是更适合大多数检验条件。然而,一个适当的角度对超声波的引入为样本检验是一个严格的要求。如图2一组实验,通过引导声波测量腐蚀管道已经被报道。引导声波发射由环传感器通过管道运行。当遇到腐蚀是波在管道的墙壁,他们反映,回到换能器。
电磁声换能器(EMATs)也被开发出来,其中电磁非接触传感器用于生成和接收声信号,尽管这意味着EMATs仅限于导电材料。修改变分模式(VMD)与小波分解方法提出的Si et al。11]EMAT去噪与大型发射检测条件。在EMAT高频窄带噪声信号也可以得到抑制。通过使用超声波快的方法,使用短时傅里叶变换(STFT)勒等人分析点状腐蚀检测的超声波信号多层结构(12]。
现在,超声波技术领域的发展导致了相控阵超声学仪器可便携式(13]。的精确裁剪超声波引入示例使用相控发射超声阵列换能器。和党(14)使用相控阵超声波探头的检测和分级应力腐蚀裂缝燃料箱。这个方法使用一个相控阵探头与焦法两种扇形扫描(S-scans)分别基于横向和纵向波速度。一个角梁的横向波S-scan横波法用于检测应力腐蚀裂纹。纵向波S-scan使用多波束的方法来确定应力腐蚀裂纹的大小。
3.2。激光超声
鉴于最近激光超声技术的进步,激光可以用来生成和检测超声波(15]。这种非接触技术已被用于测量材料的厚度、缺陷检测和材料特性。激光的激光超声系统由超声波发生器和一个干涉型传感器。
刘等人。16)采用激光超声学检测和定位的内部腐蚀的空心金属组件。采用125 MHz压电换能器和宽带laser-ultrasonic产生超声波与腐蚀,然后生成变化wave-modes使用时频分析技术研究。在一个laser-ultrasonic方法,如图3、激光束产生和检测在正面反射模式是利用。一个脉冲Nd: YAG激光用于产生超声波。激光超声接收器(节奏)是用于检测反射的超声波。时变模拟产生的电压检测器,超声波频率的瞬时位移成正比。
腐蚀可以通过扫描提供的几何图像腐蚀识别的样本。这种技术的限制,获得被测样品表面是必需的。surface-breaking缺陷,此外,这种技术敏感,因此,它的范围是有限的。
3.2.1之上。声发射(AE)
AE被定义为应变能突然释放内部或表面上的材料,它生成一个瞬态弹性波。因此,动态过程与结构的退化可以检测到AE。当外部刺激,如改变压力,负载,或温度,是应用于结构,一个能量释放导致本地化资源形成压力波,这些波传播到地表,传感器被用来记录它们。
在大多数的研究中,AE技术已经用于检测点状腐蚀。Zhang et al。17)评价声发射波形304不锈钢应力腐蚀开裂的监控。如图4由安装宽带,AE信号收集AE传感器(物理声学有限公司),然后通过前置放大器,收购设备被用来捕获AE信号。吴和机构18)使用AE技术监控进展奥氏体不锈钢的点蚀。他们证实,AE可以应用在基础研究点状腐蚀,因为它比其他技术提供了许多潜在的优势。扎基et al。19)展示了AE在混凝土结构的腐蚀检测的有效性处于初期阶段。
AE技术可用于检测腐蚀发生在实时给它胜过其他无损检测方法。不幸的是,AE系统只能用于定性检测。需要额外的无损检测方法来获得定量结果的大小和深度方面腐蚀。此外,环境噪声影响AE信号接收。因此,使用信号的歧视和降噪技术在实际应用至关重要。
3.3。涡流(EC)
涡流技术是其中一个最有效的方法对表面缺陷的检测和表征和导电样品的腐蚀。这项技术是基于与交流电导电线圈靠近样品。建立一个主磁场的线圈轴向方向。这个电流然后创建自己的二次磁场,这是相反的方向,反对线圈的磁场根据楞次定律,如图5(20.]。线圈产生的磁场之间的相互作用,然后检查涡流产生的磁场传感器或线圈。
EC方法可以非常有效,采用检测存在的腐蚀金属表面的样本。因此,EC方法是最常见的无损检测方法已变得非常便携,相对便宜。Raude等人采用先进的涡流阵列技术对应力腐蚀开裂检测(21]。然而,传统的电子商务技术检测和量化的困难小金属损失由于多层结构的腐蚀。这是因为电子商务技术来探测地下缺陷的能力在很大程度上取决于皮肤效应现象。大部分的电流发生在导体的表面由于集肤效应,增加深度指数衰减。
电子商务技术的发展导致了脉冲涡流的引入(压电陶瓷)。这是一个自然进化的EC方法和提高穿透深度开发。与传统电子商务的方法,一个固定的频率正弦电流用于生成涡流在导体的表面。然而,在压电陶瓷,励磁电流的形状是方形脉冲或阶跃函数。看着一个阶跃函数的傅里叶变换,很明显,它包含一个连续的频率成分相比,只是一个正弦EC。因为穿透深度依赖于工作频率,压电响应信号将包含来自多个深度信息,因此相当于多频EC。证实了压电陶瓷腐蚀的检测功能描述(22]。压电陶瓷可以自动化,它有更大的优势渗透,定位腐蚀的能力,只有适度的成本。
格罗索et al。23)提出了一个方法的结果基于一个多频涡流以及信号处理描述氧化铁石化储罐。个人的厚度层搭接的映射技术。结果表明,腐蚀可以量化为不同的腐蚀厚度的误差小于5%。此外,最近的涡流技术的发展导致了多通道便携式仪器,允许更快的检测更大的区域。与此同时,新的磁传感器开发取代线圈(24),如巨磁电阻(GMR)传感器。贝利等人调查了GMR传感器阵列特征下的管道腐蚀涂料(25]。瑞福爱等人回顾了并详细描述GMR传感器的实现(26]。然而,EC-based方法局限于导电材料。此外,这些方法对发射的影响非常敏感,和材料的表面必须是可访问的。
3.4。漏磁(漏)
漏磁场是磁粉探伤的导数(MPI)。它是基于测量造成的漏磁通存在腐蚀。在实践中,磁化强度是由永久磁铁和电磁铁DC, AC,或脉冲激励。MPI和漏磁场的区别在于后者使用磁场传感器测量磁漏大厅等设备或magneto-resistive传感器。磁信号的检测系统主要由传感器、计算机、串口服务器,和三轴传动装置,如图6(27]。瞿等人提出了一个自发的漏磁腐蚀宽度预测(SMFL)方法的电缆。三轴传动装置可以提供三个互相垂直的扫描路径是由三个马达。当前位置的磁传感器记录。霍尼韦尔HMR2300磁传感器是用于收集三维漏磁信号。这是一个巨大的磁阻传感器±2的高斯。该决议是大约70 micro-gauss。因此,获得的数据可以使用计算机处理分析,信号处理,定量评估。然而,漏磁场只是适合在铁磁材料腐蚀的特性。
检查管道漏磁技术是受欢迎的。Azizzadeh和Safizadeh28)采用自适应滤波器和小波去噪技术,管道检查。夏et al。29日)使用一个高分辨率self-magnetic磁漏(SMFL)产生的磁场来定量测量腐蚀。有三个增长模型(逻辑模型、指数模型和线性模型)和磁偶极子模型,泄漏和SMFL质量损失也可以检测到。腐蚀也可以提供的精确位置。大学和Kuramik30.)采用漏磁场与KMZ51 AMR传感器检查变量金属管道腐蚀检测的速度。穿透深度和检测灵敏度提高了由于丰富的组件速度变量的信号。
3.5。微波无损检测(MNDT)
微波频率范围是300 MHz和300 GHz之间。与超声信号不同,介电涂层材料可以很容易地渗透通过微波信号没有遭受高衰减然后内部结构材料可以与这些微波信号。这些微波信号将完全反映在金属表面。因此,这些信号通过旅行两次领域的腐蚀和缺陷,从而增加检测涂层下的可能性。传输或反射的微波信号的测量,微波无损检测技术检查标本检查大小或阶段。此外,反射和传输性能受到发射和运行期间检查的频率。微波无损检测的实验装置图中描述7(31日]。波导探头放置在测试样本与指定的发射。一个矢量网络分析仪是用于提供激励信号,获得反映信号的频谱信息。电脑是用于控制矢量网络分析仪和获取测量数据传输到PC通过GPIB(通用接口总线)。一个x - y扫描仪是通过并行端口连接到一个控制器,由电脑控制。MATLAB程序用于制造x - y扫描仪和矢量网络分析仪在测量协力工作。
Zoughi [32)采用三维微波摄像机来检测钢腐蚀混凝土达到500毫米。Kharkovsky和Zoughi33]介绍了微波-,因而取决于方法毫米。讨论了范围广泛的应用程序,包括检测腐蚀和点蚀的前体绝缘结构由铝和钢铁。Adhvaryu et al。34)展示了2.4 GHz有孔的EBG-based微波贴片天线在民用建筑,钢筋腐蚀特性和良好的分辨率已经达到约14毫米深度。远场和近场微波无损检测的方法检测腐蚀通过反射系数的大小和相位变化(35,36]。从高分辨率的角度来看,信号的解释,和无视样本和天线之间的相对位置,远场模式是可取的;但它需要大孔径天线来实现良好的空间分辨率。在大多数情况下,使用大型天线通常是不切实际的和不方便。此外,近场模式可以在室内进行,消除由于天气影响,电磁干扰等。近场微波成像技术和开放式矩形波导通常用于无损检测领域。生产形象,微波合成孔径雷达(SAR)在被测样品扫描,和测量反射信号被用来形成一个二维光栅图像强度(37]。慕克吉et al。38]使用开口环谐振器(SRR)传感器对复合超分辨率的成像能力。之间的差异反映了信号的相位和大小被用来产生坑维度评价高分辨率图像。Qaddoumi et al。39)演示了开放式矩形波导传感器操作在近场24 GHz频率的缺陷检测和分类nonceramic绝缘体。缺陷被发现,通过使用一种新型人工神经网络分类。
下的腐蚀检测涂层,使用微波无损检测的检测可以扩展到水涂料层,因为水是引起腐蚀的40]。与此同时,样品可以创建coating-related腐蚀是否水泡,分层和其他涂层缺陷可以用微波无损检测(杰出41]。这些不同类型的缺陷可能在分析微波信号的特性类似。因此,需要新的特性以及研究如何反应涂层腐蚀随时间发生变化,如如果水泡可能出现突然急剧变化相比于金属缺陷。在大面积微波扫描过程,压缩传感也可以采用减少扫描时间(42]。未来的工作还将包括调查方法获得定量信息条件下钢的表面,如物理参数的变化。这可以通过使用先进的特征提取方法相关(43]。张等人提出了一种k波段扫描频率与孔径波导微波成像系统(44]。数据8(一个)和8 (b)显示涂层样品的图片和1 - 6个月的腐蚀力,分别。获得的图像使用平均反射系数的大小。
(一)
(b)
然而,微波不能有效地穿透导电材料,这意味着只能感觉到表面腐蚀,很难探测到地下。
3.6。太赫兹技术(太赫兹)
太赫兹是指电磁波频率从0.1太赫兹到10太赫兹。太赫兹辐射的波长大约是在微波和红外光谱之间从0.03毫米到3毫米。太赫兹波与已知波长是用来照亮一个样本期间检查。这太赫兹波检查后在辐射源附近的或与被测试样例的交互。样品的内部结构是由分析太赫兹信号的变化,因为样品的介电特性或不连续将影响太赫兹信号。图9演示了一个典型的太赫兹系统检测缺陷索菲(喷雾泡沫绝缘材料)层的航天飞机,和研究表明,THz-based无损检测可以提供一个有效的评价航天飞机燃料箱在绝缘材料。THz-based成像已经被选为美国国家航空航天局将用于未来启动检查。
自1980年代中期以来,THz-based方法已取得重要进展。太赫兹波最干燥,有更好的穿透非金属材料如泡沫、陶瓷、玻璃、树脂、涂料、橡胶、和复合材料(45]。因此,这些方法已经应用于取决于字段和可分为连续太赫兹和太赫兹脉冲的方法。THz-based无损检测有独特的优势在非金属材料相比于其他检测内部缺陷无损检测技术。太赫兹波可以穿透非透明的材料和评估内部缺陷。此外,THz-based无损检测已被用于检查绝缘材料。THz-based成像的能力下的腐蚀涂层研究由美国陆军研究实验室和美国国家航空航天局。腐蚀涂层下导致名义上光滑的表面变得粗糙,不规则,可以检测和侵蚀THz-based成像(46]。
你等人表现出THz-based载人航天器系统成像,用于高速时域的无损评价(47]。此外,许多研究已经表明,信号处理方法可以采用THz-based无损检测。你等人采用了二维连续小波变换的方法来提取缺陷信息的反应,也克服了传统间接方法的局限性,反射信号从一个金属底座用于进一步分析(48]。曹等人采用反映太赫兹脉冲回声来推断四层涂料的金属基板(49]。然而,太赫兹波无法穿透金属材料,这限制了其应用范围。此外,THz-based方法缺点的高成本和强大的吸水。
3.7。温度记录测试
温度记录测试测量热特征样本的方差经历对刺激的回应。改善红外摄像机导致更高级形式的温度记录。温度记录的优点是,它是实时、非接触和大面积可以在短时间内检查。红外摄像机,热图像是由红外光人眼不可见,发出对象由于热条件。红外热成像检测是基于不同的温度条件。有两种类型的温度记录:主动和被动(50]。有源温度记录(在)被定义为刺激加热的应用目标,允许范围广泛的特点决定的。这些特征可以获得缺陷或腐蚀。被动温度记录(PT)被定义为测量温度差异目标材料,周围的材料,和环境温度条件。通常情况下,主动thermography-based方法是最常用的。Sfarra et al。51)采用红外线温度记录的细胞结构检测蜂窝结构。Maierhofer et al。52]研究了使用红外温度记录空洞和细胞中空的测试。IR方法的一个缺点是费用高质量热相机,但最近的事态发展使他们变得大大减少昂贵。
3.8。射线照片的方法
x光照片是最常见的一种无损检测方法和基于差异贯穿辐射材料的衰减取决于辐射能量和材料密度和厚度。不同的厚度和类型的材料给不同的衰减系数,以及传播辐射强度的变化是由腐蚀引起的。因此,检测缺陷的射线照片的价值,腐蚀,焊缝金属已经证明(53]。在涂布低碳钢腐蚀的调查,如图10,x光管和一个160千伏发电机使用 焦斑(54]。管的电压和电流设置为150 kV和10.7 mA。映射腐蚀地区11毫米厚标本,曝光时间设置为190年代。电影是爱克发D7。在射线探伤,单壁单图像技术是用来获取隐藏腐蚀。这部电影与测试样本保存完好。减少失真(由于光束发散度)和几何不清晰度,电影和x射线源之间的距离设置为700毫米。射线图像的敏感性2%是通过使用适当的图像质量指标。利用2905年电影数字化仪阵列模型,射线照片与50 -分米分辨率的数字化。
有几个不同的射线照相技术,包括摄影,数字放射显影术,闪光摄影,和实时摄影55]。这些技术都是基于使用伽马射线或x射线图像的结构或提供信息内部结构的厚度。在许多情况下,绝缘金属很容易检测到的不连续性。摄影尽管仍在广泛使用的费用和电离辐射的事实带来了健康和安全风险。最近的事态发展在数字放射显影术有助于消除膜的使用,从而减少成本。斯坦等人采用同步x射线断层扫描对腐蚀疲劳裂纹分析(56]。巴洛等人x射线探针用于腐蚀特征在埋polymer-steel接口(57]。
除了上述问题,然而,有几个显著的限制使用射线照相。例如,它不适合检测表面腐蚀也是不可能提取定量信息的评估腐蚀的深度。
3.9。涡流脉冲温度记录(ECPT)
ECPT系统的配置图所示11。ECPT涉及一个高频电磁波的应用程序(通常是50 kHz - 500千赫)在高电流约为256到380的材料被检查在短时间内通常20 ms-1年代(59,60]。感生涡电流被迫转移,当他们遇到不连续,导致涡流密度的增加和减少。增加密度的地区表现出更高水平的涡流的焦耳(欧姆)加热,因此,腐蚀可以从测序获得温谱图在加热和冷却时间。它包含一个感应加热系统导致涡流在样品检验和产生热量;生成的热量由红外相机记录,形成数字数据;然后,这些数据将显示在监视器和存储在电脑中。
他等。61年,62年]报告应用程序的ECPT水泡在低碳钢腐蚀涂料的检测。在50和200 ms,数字12(一个)和12 (b)显示温谱图与三个月腐蚀涂层样品,分别。腐蚀可以看到图的形状12(一个)。大范围的缺陷可以被认为是基于涡流的分布密度之间的相互作用和热传导。腐蚀泡地区很容易检测到使用测序温谱图从一个红外相机在实验研究。杨等人电磁感应温度记录用于涂层可视化成像和无损评价涂层低碳钢(63年]。复杂的参数变化对温度的影响已经被使用阶段分析,消除腐蚀高度可估计。然而,ECPT能力有限的缺点被用来检查导电材料,此外,热诱导设备非常笨重。
(一)
(b)
(c)
(d)
3.10。微波温度记录(MWT)
如图13、基本原则和类型的MWT了Zhang et al。64年]。参与者表现出巨大的潜力,包括快速加热,高分辨率、快速检验和灵敏度高,没有接触的需求,更好的内部缺陷的检测能力。
Foudazi和其他人提出的微波温度记录腐蚀钢筋钢筋检测和表征(65年]。他们雇了一个 喇叭天线照亮钢筋与50 W的微波信号10年代。因为腐蚀钢的导热系数相对较低,热量消散的很快在未受腐蚀的钢。此外,这些温度腐蚀区域之间的差异表明,不同数量的腐蚀吸收不同数量的微波能量。初步仿真和实验研究的微波温度记录在钢筋腐蚀检测,它证明了一个更高的激励微波的频率将导致更高的温度。派普和其他人展示了积极的微波温度记录大面积腐蚀检查钢筋水泥基结构(66年]。在实验研究中,两个钢(AISI 1008)酒吧(每个150毫米的长度和半径4.8毫米)测量已并行嵌在混凝土块( 毫米3)。其中一个是光腐蚀沿其长度的一半,另一个是明显的腐蚀的1 - 4毫米的长度。样品是由一个微波炉加热5秒的操作在2.45 GHz。Keo等人提出了一种微波温度记录检测钢在钢筋混凝土墙67年]。在实验研究中,一个商业磁控管操作与锥体喇叭天线相关在2.45 GHz照亮最多800 W微波能量。温谱图是记录每秒1图像通过使用“牵牛星”软件与电脑。最高温度区域对应的钢增援的标本。
4所示。讨论
九无损检测技术进行了讨论。比较这些技术提供了表1,使每个方法的概述和识别当前技术的优点和局限性。
腐蚀的影响是一个复杂的多因素的组合,包括电导率的变化,磁导率和介电常数和厚度的变化。腐蚀检测的概率是受到这些因素的影响。没有普遍适用的腐蚀检测方法,由于这些不同因素的复杂组合。因此,上面讨论的无损检测技术可以解决所有的挑战下检测腐蚀涂料,涂料层诱导大发射传感器和检查之间的表面。
选择一种无损检测技术需要考虑超过检测功能。应用程序可移植性设备检验计划,检验区域,类型的材料、可访问性、成本和预期的腐蚀类型也很重要。一些技术提供良好的定量信息,介绍了涂层时表现不佳。因此,新方法需要长期监测腐蚀可用于操作和最小体积和较低的成本和风险。
5。趋势
5.1。新的原则和方法
未来与射频和微波无损检测系统会针对改进相关绝缘材料在处理其他挑战。这些改进对商业可行性也将是重要的步骤。
RFID系统监测大面积的能力限制了其潜在的应用领域。解决这个问题需要标记的设计单位(68年,69年]。此外,RFID传感系统无法处理大型发射需要仔细调查是否放置铁氧体材料在标签将改善阅读范围。新标签采用圆形三臂(CTA)元素;添加了一个无源元件CTA提高可靠性的中心(70年]。
如图14,一个基于RFID传感平台包括RFID阅读器和标签(71年]。阅读器和标签之间的通信是一个非对称双向链接:直接联系和反向链接。直接链接,读者发出启动标签的能力。然后,在反向链接,标签调节反向散射信号,反映了波。在测量过程中,标签作为一个传感器;可以利用标记对象和附近的环境显然标签天线的辐射特性。基于权力的参数已经研究了应力和缺陷检测。除了信号的优点和阶段,IQ信号射频识别系统是提高灵敏度和鲁棒性研究腐蚀传感包含高阶信息。
基于RFID高频被动监测网络可以由无源RFID标签结合看见(声表面波)72年]。有成本效益的和更低的能耗,基于rfid的方法可能代表一个革命性的解决方案的条件和智能结构健康监测铁路、在职核电站和航天应用程序(73年]。张等人[74年)采用超高频RFID天线的结构健康监测。赵等人采用t形天线超高频RFID增加小型化天线的增益和灵敏度75年]。以及有效的被动和低功耗射频识别标签,其他传感器可以很容易地连接多种目的的感应。此外,新功能的RFID标签基于先进的信号处理可用于人体温度和其他的测量。
下的腐蚀检测绝缘,使用微波无损检测的检测可以扩展到绝缘层中的水,因为水是引起腐蚀的40]。同时,样品与绝缘相关腐蚀可以确定是否创建水泡,分层等绝缘缺陷可以用微波无损检测(杰出39]。这些不同类型的缺陷可能在分析微波信号的特性类似。因此,需要新的特性以及研究如何反应绝缘腐蚀变化随着时间的推移,如如果水泡可能出现突然急剧变化相比于金属缺陷。在大面积微波扫描过程,压缩传感也可以采用减少扫描时间(42]。
5.2。信号处理算法
未来的工作还将包括调查方法获得定量信息条件下钢的表面,如物理参数的变化。这可以通过使用先进的特征提取方法相关(76年]。从捕获的热图像中提取有用的特性,使用更先进的信号处理算法。与合适的信号处理算法,可以显著提高检验结果的大小和深度识别、井下腐蚀检测、降低发射率变化,和腐蚀维度量化。因此,需要更多的先进的信号处理算法来进一步提高无损检测系统的灵敏度和量化的能力。
5.3。单孔位微吹气扰动和无损检测
钢结构完整性监视(SHM)系统下涂层可以提供连续的实时数据直接向中央控制/监控房间通常位于一个显著的距离,与无损检测(通常是定期检查);因此,它可以帮助识别腐蚀领域和计划要结构修理(77年]。在[78年),结构完整性监测腐蚀钢海洋建筑物使用濒死经历和单孔位微吹气扰动的方法。首先,无损检测系统的制造质量控制和现场检查。然而,作者认为,使用无损检测行业惯例的并不是简单的维护海洋钢结构。为此,单孔位微吹气扰动技术必须被考虑。
5.4。智能检测系统
腐蚀检测系统可以提高效率,探索人工智能的智能检测系统。期间可以获得各种类型的腐蚀材料测量,治疗不同类型的腐蚀是不同的。以均匀腐蚀为例,其特征为完整的表面积认为腐蚀速度相同(或相似的)(79年]。均匀腐蚀(或一般腐蚀)是相对容易测量和预测。这种类型的腐蚀会导致金属厚度和重量的损失。这在生产过程中,腐蚀是最典型的腐蚀需要识别改善涂料的制造质量。因此,它是重要的分类与智能检测系统的腐蚀类型。随着计算机变得越来越强大,人工智能方法可以用来减少检查时间,提高可靠性。例如,神经网络,人工神经网络,经典的计算机视觉技术,深度学习的方法已被用于腐蚀检测(80年]。
5.5。实现无人驾驶系统
大样本测试,测量系统需要被放置在一个移动机器人或车辆。像素的物理尺寸校准已经加上无人机(UAV)解决的困难手动检测码头起重机的表面(81年]。检验时间大量材料可以显著减少。整个检验可以自动执行。自主机器人,腐蚀检测水平和垂直可以安排。无损检测系统的安全性和效率可以大大提高。然而,轻量级设备和先进的检测算法也需要提供自动检验能力。
6。结论
下腐蚀涂料的开发带来的挑战是无法理解(很困难或不可能达到)和发射效果涂料层的变化引起的。发射的影响可能会导致错误的检测和测量腐蚀。此外,厚膜层导致大型升空,导致降低灵敏度。此外,与金属腐蚀的特征相关联的挑战需要理解微观结构和生理变化之前的起始和发展腐蚀。在大多数情况下的腐蚀,材料固有属性的变化主要在早期阶段。物理损坏,如缺陷,发生腐蚀已超过临界极限时。此外,他们隐藏自然导致这种变化很长一段时间的积累,导致超过临界极限,和潜在的灾难性失败更将成为可能。
一个广泛的文献调查之后本文讨论使用超声波无损检测技术,声、电磁、射线、thermographic腐蚀检测的方法。已经表明,大部分技术有限时在线原位监测腐蚀涂料,主要是由于厚涂料层。解决方案解决这个问题通常涉及应用更高的输出功率使用笨重,昂贵的设备或使用检查孔的涂料层来发送信号沿着一个绝缘结构的长度。与传统的无损检测方法,如UT, EC,压电陶瓷,微波无损检测提供了一个广泛的优势,包括非接触大自然和高灵敏度和分辨率。然而,微波无损检测系统的成本是比较高,因此限制了他们的应用程序。因此,基于RFID的方法是快速和负担得起的腐蚀检测扩展微波无损检测应用程序,这需要新方法获得射频识别架构的许多细节。从腐蚀涂层下应对挑战,需要研究以下问题:新的原理和方法,信号处理算法,结合单孔位微吹气扰动和无损检测,智能检测系统,实现无人驾驶系统。
缩写
| AE: | 声发射 |
| 电子商务: | 涡流 |
| ECPT: | 涡流脉冲温度记录 |
| 新兴市场: | 电磁 |
| EMATs: | 电磁声换能器 |
| 巨磁电阻: | 巨磁电阻 |
| 红外光谱: | 红外 |
| 漏磁场: | 漏磁 |
| MNDT: | 微波无损检测 |
| 参与者: | 微波温度记录 |
| 无损检测: | 无损检测 |
| 压电陶瓷: | 脉冲涡流 |
| 太赫兹: | 太赫兹 |
| UT: | 超声波测试。 |
数据可用性
数据支持这个系统回顾之前报道的研究和数据集,已被引用。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
这项工作得到了国家自然科学基金(62071123和62071123),中国福建省自然科学基金(批准号2018 j01787和2020 j01312),湖南省自然科学基金的一般程序(2018 jj2458),和中国博士后科学基金会(2018 m630898),也支持了2019年福建省海洋经济发展补贴基金项目(fjhjf - l - 2019 - 7),新世纪优秀人才项目福建省大学和优秀青年科研人才的培养计划在福建省高校。