1999年，美國腐蝕工程師協(xié)會(huì)（NACE）發(fā)表了一篇著名的研究報(bào)告，研究名稱為“美國腐蝕研究費(fèi)用”（The United States Cost of Corrosion Study）。該報(bào)告指出，在美國，與腐蝕相關(guān)的直接研究花費(fèi)超過了國內(nèi)生產(chǎn)總值的百分之三。類似的研究報(bào)告還有很多，不同的是腐蝕研究花費(fèi)占國內(nèi)生產(chǎn)總值的具體百分比，數(shù)值在2%到4.5%不等，但這些都能證明在腐蝕研究方面的投入是巨大的。

    這些巨大的花費(fèi)主要集中在以下幾個(gè)方面：

    腐蝕預(yù)防（防腐蝕），例如相關(guān)添加劑的研究、汽車領(lǐng)域內(nèi)涂層材料（如油漆）的應(yīng)用等。

    腐蝕修復(fù)與維護(hù)。

    腐蝕現(xiàn)象監(jiān)測(cè)、檢測(cè)以及測(cè)量工作等。

    在本文中，我們會(huì)重點(diǎn)研究并討論超聲波檢測(cè)技術(shù)在腐蝕監(jiān)測(cè)、檢測(cè)以及測(cè)量等方面的應(yīng)用，因?yàn)檫@種檢測(cè)技術(shù)極其適合對(duì)利用金屬材料制備而成的工藝管道和容器進(jìn)行檢測(cè)，無論其表面是否具有保護(hù)性涂層。

    腐蝕監(jiān)測(cè)

    如果把工廠、煉油廠或者制造廠的工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施看作是人體的話，那么其中的金屬管道和容器就相當(dāng)于人體中的循環(huán)系統(tǒng)和器官。工藝管道能夠運(yùn)輸水等液體材料，處理化學(xué)物質(zhì)和原材料，如原油和廢棄物等。金屬容器和人體器官一樣，能夠接收并存放材料，此外，還能夠通過控制溫度和壓力等條件使得材料（產(chǎn)品或者廢品）在整個(gè)體系中具有良好的運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)。

    工程師們?cè)谶x擇制備工藝管道或者金屬容器的材料時(shí)往往都希望所選的材料在特定溫度、壓力以及實(shí)際使用環(huán)境中能夠盡可能經(jīng)受得住不同條件的腐蝕。雖然這些工藝管道和金屬容器最終還是會(huì)受到不同程度的腐蝕，但腐蝕的類型和程度卻能夠發(fā)生變化。腐蝕的類型通常可以分為以下三種：

    1、可預(yù)測(cè)型

    如果某種材料是已知的，利用該材料制備的工藝管道在已知的溫度和壓力等環(huán)境中進(jìn)行的工作也是已知的，那么在這種情況下產(chǎn)生的腐蝕則一般是可預(yù)測(cè)的并且是在意料之中的。這類材料通常需要進(jìn)行經(jīng)常性的全面檢查和維護(hù)工作。在某些情況下，研究人員還會(huì)預(yù)測(cè)一些特殊的腐蝕機(jī)理，包括微生物腐蝕等，對(duì)于這些腐蝕的檢測(cè)往往需要能夠在大面積上執(zhí)行精準(zhǔn)、快速檢測(cè)的技術(shù)，例如相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)。別的一些方法，例如數(shù)字化X射線攝影技術(shù)，出于對(duì)檢測(cè)時(shí)間、安全性以及檢測(cè)區(qū)域大小等因素考慮并不適合用于對(duì)上述一些腐蝕現(xiàn)象進(jìn)行檢測(cè)。

    2、不可預(yù)測(cè)型但在預(yù)料之中

    使用環(huán)境不同可能會(huì)引起一些局部腐蝕，例如：

    保溫層下腐蝕（CUI）——在將原材料轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品的過程中，溫度控制往往是一個(gè)非常重要的影響因素，因此對(duì)許多工藝管道都要求具有保溫特性。在很多情況下，這些工藝管道上的保溫層會(huì)由于一些原因發(fā)生損壞或者退化現(xiàn)象，造成水分滲入或者產(chǎn)品滲出到金屬壁和保溫層之間的間隙內(nèi)，造成腐蝕現(xiàn)象。這些區(qū)域通常都難以發(fā)現(xiàn)和檢查。如果去除掉外部的保溫層后再進(jìn)行檢測(cè)，并且在檢測(cè)完畢后再重新將保溫層安裝回去將是一個(gè)非常耗時(shí)耗力的工作，而且需要消耗一筆不小的花費(fèi)。此外，在此期間，由于保溫層不在工藝管道上，因此這條管道線路將必須關(guān)閉，停止工作。

    流體加速腐蝕（FAC）——流體加速腐蝕一般都會(huì)有最可能發(fā)生的位置（如閥門后的彎頭），但是具體知道是哪一個(gè)彎頭發(fā)生了流體加速腐蝕的概率是非常低的，因此，研究人員迫切需要一種能夠快速對(duì)彎頭進(jìn)行精準(zhǔn)檢測(cè)分析的技術(shù)方法。

    3、不可預(yù)測(cè)型

    不可預(yù)測(cè)型腐蝕的一個(gè)典型例子就是生產(chǎn)原油過程中產(chǎn)生的腐蝕；如果工藝管道內(nèi)夾雜大量的沙泥或者其他一些摩擦型材料，那么將會(huì)產(chǎn)生快速反應(yīng)腐蝕。鑒別是否發(fā)生了這類不可預(yù)測(cè)型腐蝕的唯一可靠的方法就是在這些金屬材料表面以及管道保溫層下安裝傳感器對(duì)這些容器以及工藝管道進(jìn)行全面監(jiān)控。

    相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)能夠?yàn)楦g檢測(cè)提供更高的檢測(cè)精度；

    利用相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)對(duì)腐蝕進(jìn)行檢測(cè)監(jiān)控

    對(duì)工藝管道等工業(yè)設(shè)備進(jìn)行定期檢查有助于人們了解腐蝕情況和腐蝕速率，根據(jù)這些檢查，工程師們能夠做出更好的維護(hù)計(jì)劃。在執(zhí)行這些例行檢查時(shí)，可以偶爾使用超聲波測(cè)厚儀，但是與手動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)相比，利用這種傳統(tǒng)的超聲波測(cè)厚技術(shù)獲得的關(guān)于管壁厚度的數(shù)據(jù)往往精度不高，因此，并不能充分確定工藝管道壁厚因?yàn)楦g現(xiàn)象而造成的損失。此外，利用傳統(tǒng)的超聲波檢測(cè)技術(shù)不能有效的檢測(cè)出點(diǎn)腐蝕現(xiàn)象，因?yàn)榕c整個(gè)檢測(cè)區(qū)域相比，點(diǎn)腐蝕發(fā)生的面積通常都非常的小。

    但是，采用相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)能夠很好的滿足測(cè)量精度要求，而且該方法檢測(cè)速度較快。一般來說，利用相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行腐蝕監(jiān)測(cè)和點(diǎn)腐蝕評(píng)估時(shí)所涉及的幾個(gè)問題主要有：

    操作人員是否訓(xùn)練有素；

    檢測(cè)結(jié)果的一致性；

    設(shè)備費(fèi)用。

    操作人員是否接受了合格的培訓(xùn)，能否熟練的進(jìn)行檢測(cè)操作是非常重要的一個(gè)問題。相比于其他一些檢測(cè)技術(shù)，對(duì)于相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)人員的培訓(xùn)更加困難。然而，這也催生了越來越多的培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，甚至有些高校專門開設(shè)了控陣超聲檢測(cè)技術(shù)相關(guān)課程。這項(xiàng)技術(shù)給工業(yè)方面帶來了巨大的利潤，因此許多公司都熱衷于投資這些培訓(xùn)項(xiàng)目。現(xiàn)在，許多相控陣超聲檢測(cè)設(shè)備制造廠商可以為使用者們定制用戶界面，這使得設(shè)備的操作使用更加方便，也使得一些經(jīng)驗(yàn)不足的技術(shù)人員同樣能夠輕松的學(xué)會(huì)正確的對(duì)設(shè)備進(jìn)行設(shè)置以及收集有益的檢測(cè)數(shù)據(jù)。

    這些定制的用戶界面可以和工作流程無縫對(duì)接，作為缺乏經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員，能夠通過這個(gè)用戶界面對(duì)設(shè)備進(jìn)行設(shè)置、校準(zhǔn)并獲得增益補(bǔ)償曲線以及收集檢測(cè)數(shù)據(jù)。這種用戶界面能夠輸入照片、文檔等其他一些輔助文件以幫助技術(shù)人員確定其是否進(jìn)行了正確的設(shè)置。此外，如果技術(shù)人員不知道某個(gè)步驟或者不理解某個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)，他只需按下該設(shè)備上的一個(gè)按鈕即可，這種用戶界面會(huì)立刻將這些分享到其他電腦、手機(jī)或者平板電腦上以尋求幫助，只需要雙方都具有無線網(wǎng)絡(luò)即可。相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)所取得這些新進(jìn)展使得該技術(shù)具有更高的檢測(cè)精度和效率。

    選擇合適的探測(cè)器、掃描儀和相關(guān)配件

    將相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)用于工藝管道和水槽等設(shè)備的腐蝕現(xiàn)象檢測(cè)能夠?qū)崿F(xiàn)快速掃描和檢測(cè)并且確定點(diǎn)腐蝕的位置和大小等信息。編碼的掃描數(shù)據(jù)具有高度的可重復(fù)性，掃描覆蓋100%區(qū)域，能夠更好的監(jiān)測(cè)腐蝕速率隨著時(shí)間推移所發(fā)生的改變。

    執(zhí)行精確的腐蝕檢測(cè)所需要的并不僅僅是一臺(tái)超聲波探傷儀或者掃描測(cè)厚裝置；選擇一個(gè)合適的掃描議、探測(cè)器以及相關(guān)配件同樣是制定檢測(cè)計(jì)劃中非常關(guān)鍵的一部分。這些配置的選擇是否恰當(dāng)有可能會(huì)直接影響到你檢測(cè)的成功或失敗。

    當(dāng)對(duì)大面積區(qū)域的管道壁厚或者金屬損失情況進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，無損檢測(cè)設(shè)備行業(yè)可以根據(jù)需求采用不同類型的掃描儀和檢測(cè)探針以提高檢測(cè)效率。下面是對(duì)于其中一部分的簡(jiǎn)單介紹以及推薦的應(yīng)用方面。

    機(jī)械化掃描儀

    如今，超聲檢測(cè)技術(shù)可以采用許多不同的機(jī)械化和手動(dòng)掃描儀；

    機(jī)器人掃描儀或者機(jī)械化腐蝕檢測(cè)掃描儀極其適用于對(duì)有限空間內(nèi)或者架空型管道的腐蝕情況進(jìn)行檢測(cè)，因?yàn)樵谶@些場(chǎng)景中讓現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人員執(zhí)行掃描是非常不安全并且不現(xiàn)實(shí)的。

    在選擇機(jī)器人掃描儀或者機(jī)械掃描儀的時(shí)候，必須要確保你所選擇的掃描儀與你現(xiàn)有的超聲探傷設(shè)備具有很好的兼容性，此外還需要確保該設(shè)備在高度危險(xiǎn)的環(huán)境中操作的時(shí)候具有足夠的安全保障。

    手動(dòng)掃描儀

    手動(dòng)掃描儀和上述機(jī)械掃描儀運(yùn)行的方式是一樣的，不同的是，手動(dòng)掃描儀需要一位現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人員物理性的移動(dòng)并且進(jìn)行手動(dòng)操作。因?yàn)槠渲锌梢苿?dòng)的部件較少，所以檢測(cè)結(jié)果是非常可靠的。為了獲得掃描區(qū)域內(nèi)精確的掃描數(shù)據(jù)，通常還需要一些精密機(jī)械裝置等。此外，為了確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性，對(duì)于操作人員進(jìn)行仔細(xì)的崗前培訓(xùn)的十分有必要的。

    為滿足不同條件下腐蝕的檢測(cè)，現(xiàn)在高質(zhì)量的超聲檢測(cè)裝置與市場(chǎng)上許多的掃描儀都能夠很好的兼容。

    DM陣列探測(cè)器

    對(duì)于腐蝕檢測(cè)，一般建議使用多元陣列探測(cè)器，因?yàn)檫@類探測(cè)器能夠提供線性覆蓋范圍以及優(yōu)異的檢測(cè)精度。可以在探測(cè)器探針周邊加上一個(gè)彎曲或者直線型的耐磨棒以增加探測(cè)器的使用壽命，并且這還有助于探測(cè)器和檢測(cè)表面之間產(chǎn)生更好的聲耦合現(xiàn)象。多元陣列探測(cè)器的大表面積使得檢測(cè)人員能夠更加快速的對(duì)更大面積區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)掃描數(shù)據(jù)得到的圖像顯示能夠提供關(guān)于管道壁厚損失的相關(guān)信息。

    由于腐蝕檢測(cè)一般都會(huì)在具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境下進(jìn)行，如高溫等，因此，在選擇一款合適的探測(cè)器時(shí)必須要考慮到探測(cè)器的構(gòu)成及質(zhì)量問題。

    傳統(tǒng)的DM探測(cè)器

    在最開始的時(shí)候，當(dāng)需要對(duì)管道或者罐壁進(jìn)行腐蝕檢測(cè)時(shí)往往需要檢測(cè)人員利用傳統(tǒng)的超聲檢測(cè)裝置進(jìn)行多個(gè)點(diǎn)的抽樣檢測(cè)。傳統(tǒng)的雙元傳感器一般被用來執(zhí)行這些抽樣檢查以及測(cè)量工藝管道因?yàn)楦g造成的壁厚損失情況。雙元傳感器利用其中一個(gè)探頭產(chǎn)生聲波并用另一個(gè)探頭接收該聲波，聲波以V字形傳播，這樣有助于提高腐蝕檢測(cè)的精確度和效率。

    軟件

    現(xiàn)在，許多先進(jìn)的超聲檢測(cè)裝置越來越像智能手機(jī)，具有定制化應(yīng)用、觸摸屏和無線連接等功能；

    為了使腐蝕檢測(cè)具有更高的精度和檢測(cè)效率，軟件和探測(cè)器以及掃描儀等硬件具有同等重要的作用。如今，一款新型的基于“app”控制的超聲波檢測(cè)裝置看起來就像是一個(gè)智能手機(jī)，允許用戶定制自己的用戶界面，并且創(chuàng)建指導(dǎo)檢測(cè)操作程序。這些“app”能夠自動(dòng)識(shí)別兼容的探測(cè)器、鎖定一些不必要的設(shè)備參數(shù)、確保檢測(cè)數(shù)據(jù)具有更高的可靠性和可重復(fù)性。此外，通過無線網(wǎng)絡(luò)還能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程協(xié)作，這使得專家們可以在遠(yuǎn)程提供指導(dǎo)意見等。

    由于腐蝕而帶來的直接和間接的成本費(fèi)用是驚人的。通過采用合適的探測(cè)器、掃描儀等配件以及電腦軟件，今天的無損檢測(cè)人員正在加速超聲檢測(cè)技術(shù)在腐蝕檢測(cè)方面的應(yīng)用，并逐步提高檢測(cè)的精度和效率，這將會(huì)有助于減少腐蝕所帶來的成本費(fèi)用。

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責(zé)任編輯：王元

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