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使用NORTEC 600渦流探傷儀--渦流方式進行腐蝕探測和測量

【關(guān)于腐蝕】

腐蝕是金屬材料受到化學(xué)物質(zhì)（或電化物質(zhì)）的侵襲而退化變質(zhì)的一種現(xiàn)象。腐蝕現(xiàn)象通常由環(huán)境因素引起（常見的因素是水），有時也會因接觸到其它材料而引起。產(chǎn)品受到腐蝕的區(qū)域不具有導(dǎo)電性，因此我們可以使用渦流技術(shù)對被檢材料的厚度減薄情況進行測量。
我們使用一臺渦流儀器和探頭可以探測到材料的腐蝕情況，而且通過使用某種特定的程序，還經(jīng)?？梢詫Ωg區(qū)域完成定量性測量。

有以下幾種腐蝕情況： ? 均勻覆蓋住整個表面的均勻腐蝕 ? 分布不均勻，且單個侵蝕區(qū)域較小、較深的點蝕（凹陷小坑） ? 沿著細長晶粒方向?qū)訉油七M的剝落腐蝕 ? 沿著晶粒邊緣生發(fā)的晶間腐蝕

在很多情況下，特別是在航空航天工業(yè)中，被檢材料一般為某種鋁合金，因此這里我們將重點講述對鋁合金的檢測應(yīng)用。使用渦流技術(shù)通常探測不到鋼材料中的腐蝕情況，盡管有一些例外，如：常用于管道檢測的反射遠場技術(shù)。

如何選擇設(shè)備？

? 儀器：要對材料的腐蝕情況進行探測，應(yīng)該選擇具有高增益和低漂移特性的儀器，而且在反射（發(fā)射-接收）模式下完成操作。低通濾波器（LPF）也是一個非常有用的功能，可以減少在使用某些探頭時或經(jīng)常在高增益設(shè)置中出現(xiàn)的背景噪聲。 ? 探頭：適合的探頭通常是直徑小于12毫米的反射點/面型探頭，雖然有時為了覆蓋較大的區(qū)域，也會使用直徑較大的探頭。特殊的低噪聲、高增益、反射型探頭專門為探測鋁合金中的腐蝕而設(shè)計。 ? 參考標準試塊：可以使用一種階梯楔塊型參考標準試塊進行校準，這個參考試塊需具有與被測區(qū)域相似的電導(dǎo)率和厚度。試塊上厚度減少了10%、20%和30%的階梯為校準中常用的區(qū)域。

單層材料的腐蝕探測

這是容易探測到的腐蝕情況。當材料只有一層時，儀器可以很高的靈敏度探測到材料的腐蝕缺陷，而且可以顯示出低達1%的厚度減薄情況。然而，在使用如此高的增益時，也會使用戶看到其它方面的變化，如：電導(dǎo)率，甚至鋁板軋制狀態(tài)的變化，盡管這些變化通常都非常緩慢。頻率雖然不是關(guān)鍵因素，但是我們通常會將頻率設(shè)置為一個標準的穿透深度。

對于這類檢測，使用一個（與被測材料相同或相似的）參考標準試塊進行校準，試塊上需帶有代表5%、10%和20%厚度減薄的區(qū)域，因為這樣可以對材料中的淺層腐蝕進行較好的評估（參見上圖）	上圖中的阻抗圖表明由厚度減薄引起的出現(xiàn)在厚度曲線上的缺陷指示。腐蝕的評估通過比較不同的厚度讀數(shù)而完成。在使用標準試塊完成了校準后，可能需要為被測材料重新平衡儀器，因為校準試塊和被測材料的電導(dǎo)率會有所不同。增益不需要重新調(diào)整。

雙層材料的腐蝕

當兩片鋁板被接合在一起時，要探測鋁板的腐蝕情況會比較困難，要對其腐蝕區(qū)域進行測量則更是難上加難。測量雙層材料腐蝕區(qū)域的主要問題是兩層蒙皮之間存在的氣隙會變化不定，從而會干擾測量操作，使操作人員誤將其認為是腐蝕缺陷。對于探頭來說，氣隙看起來像是一種厚度減薄情況，盡管其在圖中表現(xiàn)的行程會稍微有些不同，實際上，這點不同不足以對氣隙的存在做出肯定的判斷。腐蝕產(chǎn)品也會產(chǎn)生一種氣隙，這就使情況變得更為復(fù)雜。
可以使用3種不同的技術(shù)對腐蝕區(qū)域進行探測和測量：
1）有限穿透方式
2）雙頻方式
3）變頻方式

有限穿透方式	雙頻方式	變頻方式
這種檢測方式需要將穿透深度限制在第一層，從而可以避免氣隙所產(chǎn)生的任何會引起混亂的信號指示。這種方式的主要局限性是渦流的密度會在第一層的遠端明顯降低，從而使渦流對腐蝕的靈敏度減少10%。幸運的是，我們可以很容易地發(fā)現(xiàn)高于這個靈敏度水平的腐蝕情況。	要進行這種檢測，需要使用一臺雙頻儀器和一個具有較寬頻率范圍的探頭。雙頻方式使用兩個不同的頻率，以消除來自氣隙的信號。第二個頻率，雖然通常是兩倍的檢測頻率，但還是具備了檢測兩層材料的穿透能力。除了要使用常規(guī)類型的參考標準試塊，還需要使用一個可以充當變化的氣隙的物件進行校準（這里使用紙片就可以），如圖4所示。	這種方式只用于測量。 在進行測量之前，要使用一個能夠穿透兩層被測材料的頻率，完成探測操作。要做到這點，需要加上材料的厚度，并使用標準的穿透深度（參見本文前面說明的探測單層材料腐蝕缺陷的程序）。只要沒有探測到超出合格區(qū)域的信號，就可以認為材料結(jié)構(gòu)為合格。
隨著頻率的增加，厚度指示會沿著順時針方向移動。圖5表明探頭從雙層蒙皮區(qū)域（B）移動到單層蒙皮區(qū)域時阻抗圖所出現(xiàn)的變化。后期，頻率會達到這種情況：缺陷指示變?yōu)樗椒较?，在兩點之間（B點和C點）不會有垂直波幅差。 通常會為用戶提供一個表明厚度與檢測頻率關(guān)系的圖表。操作點對應(yīng)于約1.5倍的標準穿透深度（可以使用Nortec渦流滑動規(guī)則功能計算操作點的位置）。		辨別出可疑的區(qū)域后，在表面上小心地標出腐蝕嚴重的位置，然后通過比較用作平衡點的已知合格區(qū)域，完成進一步檢測。這個合格區(qū)域要盡可能靠近腐蝕區(qū)域，以避免出現(xiàn)其它變化情況（參見圖8）。在使用每個頻率進行測量的步驟中，探頭都要在合格區(qū)域上得到平衡（并將提離信號設(shè)為水平方向），然后再將探頭放置在標出的可疑位置上。
	使用第二個頻率（F2）探測到的氣隙信號，要在波幅和相位上被盡量調(diào)整為接近使用第一個頻率獲得的信號，然后再將兩個信號相減（F1-F2），以*大程度地減小氣隙信號（圖6）。盡管這種消除操作也會減小腐蝕信號，但是減小后的腐蝕信號的相位和波幅仍然可以表現(xiàn)出可被發(fā)現(xiàn)的足夠差別。第二層遠端的腐蝕也可以被探測到。要完成腐蝕嚴重程度的測量，需要將腐蝕情況與參考標準試塊進行比較。腐蝕信號指示與圖7中的信號相似。
	使用雙頻方式要注意的主要問題是要非常仔細地進行校準，而且校準要花費很多時間。與較厚的蒙皮相比，這種方式在測量薄層材料時效果更好。	當頻率增加時，可疑腐蝕點將在順時針方向上移動（參見圖9），直到這個點達到與平衡點相同的垂直波幅（這個點在提離線的右側(cè)并與提離線處于同一個水平）。
航空無損檢測手冊中的標準腐蝕探測程序使用這種方法進行檢測，而且使用帶有10%、20%和30%厚度減薄區(qū)域的校準標準試塊進行校準（上圖4）。希望獲得的顯示視圖如上圖5所示，圖中的水平增益降低了約6 dB。 由于蒙皮在額定厚度和電導(dǎo)率方面的變化，以及所用探頭的不同，還需要核查被測結(jié)構(gòu)對渦流的響應(yīng)。如前所述，這項工作要通過先將探頭放置在雙層區(qū)域，然后再將探頭放置在單層區(qū)域上完成。在兩種情況下，圖中的點應(yīng)該處于相同的垂直位置上，從而可保證來自第二層的干擾減小到非常低程度。增益不需要重新調(diào)整。		注釋： 由于頻率增加時穿透能力會降低，因此要根據(jù)需求提高增益，以清楚地看到可疑的腐蝕信號。這種方式只依靠相位，因此波幅因素?zé)o關(guān)緊要。 如果需要，還可以使用這種方法估算第二層遠端的厚度減薄程度，但是估算結(jié)果的準確度還要取決于層間氣隙的一致性。 當達到了*高頻率時，需要在圖表中找到與這個頻率對應(yīng)的合格材料的剩余厚度。操作方式如下： ? 使用在1.5倍穿透深度設(shè)置的Nortec渦流滑動規(guī)則，找到相應(yīng)的厚度。 ? 使用用于計算有限穿透方式的圖表，核查相應(yīng)的厚度。

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推薦使用設(shè)備以及配件

NORTEC 600 這款袖珍便攜、堅固耐用的NORTEC 600渦流探傷儀體現(xiàn)了奧林巴斯在渦流缺陷探測方面的技術(shù)進步。NORTEC 600配有鮮明清晰的5.7英寸VGA彩色顯示屏，并提供真正的全屏模式，可以生成由用戶選擇的對比度很高的渦流信號。	渦流探頭 渦流探頭包含奧林巴斯所購買的Nortec品牌探頭和NDT工程探頭。我們提供10000多種標準的和用戶定制的渦流探頭、標準參考試塊及配件。	點探頭 點探頭用于發(fā)現(xiàn)材料表面以上和表面以下的缺陷。這類探頭較大的線圈直徑和低頻操作的特點不僅非常有利于掃查較大的區(qū)域，而且可以探測到更大尺寸的缺陷，可探測的缺陷尺寸一般相當于探頭直徑的一半。