碳钢中的点蚀

执行摘要Dolphitech配备了碳钢腐蚀校准块,用于对dolphicam2与Odin软件版本的性能进行基准测试。该块具有一系列代表一般腐蚀和点腐蚀的缺陷,深度范围为2-15毫米。dolphicam2能够成功检测和表征所有缺陷,证明了该设备用于此类检测的性能。介绍碳钢是使用广泛的工程材料,兼具高强度和相对较低的成本。它也非常好理解,生产工艺和合金元素经过数百年的提炼。它的主要缺点

发表日期: 2023-02-11 阅读次数: 

执行摘要

Dolphitech 配备了碳钢腐蚀校准块,用于对dolphicam2Odin 软件版本的性能进行基准测试。该块具有一系列代表一般腐蚀和点腐蚀的缺陷,深度范围为 2-15 毫米。dolphicam2 能够成功检测和表征所有缺陷,证明了该设备用于此类检测的性能。


介绍

碳钢是使用广泛的工程材料,兼具高强度和相对较低的成本。它也非常好理解,生产工艺和合金元素经过数百年的提炼。它的主要缺点之一是易受腐蚀,据估计每年的成本为 2.5tr 美元,占全球 GDP 的 3.5\%。

在不同的环境条件下,腐蚀可能以不同的形式发生,或者是由于材料损失导致的壁厚普遍减少,或者是垂直于表面的局部点蚀。准确量化两种形式的腐蚀对于确保资产的持续结构完整性和评估剩余使用寿命至关重要。这种量化可以通过超声波测试实现,但是,由于缺乏可以从中获得准确厚度测量值的平面反射表面,点腐蚀通常更难进行。

为了评估dolphicam2检查碳钢的一般腐蚀和点腐蚀的能力,检查了 GE 腐蚀校准块 (PN 109M2542)。该块的厚度范围为2-15mm,包括直径范围为2-10mm的人工缺陷。特别值得注意的是,在背面铣削出波浪形圆形图案的区域,在这些区域中引入了额外的局部特征来模拟点蚀。




解决方案

使用TRM-DB-8MHz换能器模块 (TRM)检查该块。该 TRM 接近我们频率范围的高端,因此为检测金属中的细小特征提供了良好的灵敏度。8mm Rexolite 延迟线提供耐磨、坚硬的接触表面,适用于光滑、平坦的组件。

使用手动缝合技术检查样品,换能器在零件表面上按顺序移动,并在每个位置采集数据。数据作为“FMC(全矩阵捕获)缝合”收集,这意味着除了 C 扫描图像外,还收集并存储了所有波形数据。使用全聚焦法 (TFM) 进一步研究了点蚀区域。这是一种合成聚焦算法,可以提高钢等各向同性材料的图像分辨率。在 dolphicam2 软件中,它应用于两个 B 扫描。如需了解更多信息并查看 TFM 的运行情况,请参见此处

dolphicam2软件中,数据会自动测量并显示为振幅 C 扫描和飞行时间 (ToF) C 扫描。在下面显示的图像中,幅度 C 扫描以灰度显示,黑色到白色对应于增加的信号幅度。ToF C-扫描以彩虹调色板显示,红色到蓝色对应于增加的材料厚度。标准超声凝胶用作偶联剂。


挑战

检查之所以具有挑战性,有两个原因。首先,较大的厚度范围意味着指定可以识别和准确表征所有特征的单一设置可能很困难。然而,这可以通过精确的 B 扫描选通和正确的时间校正增益 (TCG) 定义来实现。其次,纹理后壁区域内的模拟点蚀没有清晰的反射表面,因此 C 扫描表征受到限制。在这些区域中,TFM 的应用可用于提高穿墙和面内分辨率。


发现

使用dolphicam2成功检测并表征了所有特征. 下面显示的是块的完整 FMC 缝合。此 C 扫描图覆盖 200x175mm 的区域,其中元素间距为 0.25mm,代表来自 560,000 个 A 扫描的数据。振幅(左)和 ToF(右)视图使用相同的数据,因此用户可以根据需要在它们之间切换。由于数据是 FMC 缝合,用户可以将十字线移到 C 扫描区域上并查看相应的 B 扫描和 A 扫描。在垂直 B 扫描中,5mm 厚的中间条带的重复缺陷很明显(蓝色箭头)。在此垂直 B 扫描(橙色箭头)中,在 ~4mm、~7.5mm 和~11.5mm 的深度处,也可以看到 15mm 步长中 3mm 直径平底孔的缺陷。在水平 B 扫描中,深度为 2.5mm、5mm、7.5mm 和 10mm 的台阶都可以轻松解决(绿色箭头),包括它们的重复缺陷。



下面显示的是在上方 FMC Stitch C 扫描中绿色方块位置采取的 15mm 步长的单次采集视图。在振幅 C 扫描中,由于没有后壁回波,可以检测到腐蚀。但是,由于缺乏平面反射表面,因此不存在相应的 ToF C 扫描信息来衡量其严重程度。然而,将 TFM 应用于 B 扫描后,可以解决几个点反射器,从而提供所需的穿墙信息。其中包括垂直 B 扫描中顶点深度为 12 毫米的圆底孔的规则图案(蓝色箭头)和两个顶点深度为 10 毫米的较大圆底孔(绿色箭头)。这些分别对应于 3mm 和 5mm 的壁厚损失。使用相同的 C 扫描,



下面显示的是在上方 FMC Stitch C 扫描中红色方块(下图左图)和橙色方块(下图右图)位置以 15mm 步长获取的其他单次采集视图。同样,通过应用 TFM,观察到大圆底孔在 10mm 深度(蓝色箭头)处有一个顶点,对应于 5mm 的壁厚损失。观察到较小的圆底孔在 13mm 深度(橙色箭头)处有一个顶点,对应于 2mm 的壁厚损失。在 4 毫米、7.5 毫米和 11.5 毫米(绿色箭头)的深度观察到三个平底孔,通过 TFM 实现了清晰的边缘。




结论

配备TRM-DB-8MHz的dolphicam2能够成功检测和表征块内的所有缺陷全聚焦法 (TFM) 用于点蚀特征,虽然在 C 扫描图像中可以检测到,但可能不容易表征。对于此类缺陷,在两个 B 扫描图像中应用 TFM 可以快速表征点蚀深度和小剩余壁厚。这反过来又可以用于快速接受/拒绝决策,以及剩余寿命估计。

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