使用RollerFORM扫查器完成碳钢材料的腐蚀成像操作

使用扫查器为碳钢管道的腐蚀区域成像的示例

综述

腐蚀成像是一种用于监控碳钢腐蚀情况的检测方式。奥林巴斯为用户提供了多种应用超声相控阵技术的设备，以完成腐蚀成像操作。为了拓宽这种解决方案的使用范围，奥林巴斯对RollerFORM扫查器进行了测试，并证明了其在检测中的实用性：RollerFORM扫查器与OmniScan仪器配套使用，可以为碳钢材料完成腐蚀成像操作。

使用RollerFORM扫查器的原因是其独特、柔软的轮胎材料可以确保完成与水浸检测相仿的高质量的超声检测。只需略施耦合剂，稍微用点力，RollerFORM就可以提供优质的耦合效果，并获得极强的信号，即使在难以扫查的位置，也能做到这点。

RollerFORM扫查器针对腐蚀成像应用的适用性表现在一系列的检测中：

确定近表面分辨率的检测
探测最小尺寸缺陷的检测
确定最高表面温度的检测
在管道的轴向上进行扫查
对受腐蚀的样件进行验证性检测

挑战

用于碳钢材料腐蚀成像的两个众所周知的设备是HydroFORM扫查器和双晶线性阵列（DLA）腐蚀探头。不过这两种设备在不同的具体应用中，会表现出某些局限性：

HydroFORM扫查器在检测较大的区域时，使用水柱系统可以在粗糙的表面上获得优质的耦合效果。尽管在与半自动或自动扫查器一起使用时，这是一个有效的解决方案，但是在边远地区进行检测时，对供水系统的管理却不是那么容易。
双晶线性阵列（DLA）腐蚀探头非常适用于对较小、光滑的区域进行手动腐蚀筛查；检测这种区域的关键因素是良好的近表面分辨率（NSR）。但是，其狭小的底面以及硬质楔块接触面限制了其在某些应用中的适用性。

奥林巴斯的HydroFORM扫查器

奥林巴斯的DLA（双晶线性阵列）腐蚀探头

由于这些常用技术的局限性，我们显然需要一种无需借助水管理系统而可对中型面积区域进行检测的简单快捷的方法。

解决方案

RollerFORM扫查器被认为是一种可以完成碳钢材料腐蚀成像的前途光明的解决方案，因为这款扫查器可以被方便地部署，而且其柔软的轮胎可以紧密地贴附在不同形状的被测表面上。RollerFORM扫查器不仅可以迅速地检测中型面积的区域，而且还可以检测材料上的长条形区域，如：管材长度方向上的区域。为了测试这款扫查器针对碳钢材料腐蚀成像的适用性，我们设计并完成了一系列检测。

奥林巴斯的HydroFORM扫查器

检测结果

确定近表面分辨率（NSR）的检测
RollerFORM扫查器被连接到OmniScan SX 探伤仪，然后在带有30个平底孔（FBH）的校准试块上完成检测，以确定要获得优质近表面分辨率所需的声学参数值。这个试块中的不同深度位置上有一些平底孔，平底孔的直径如下：

带有30个平底孔的校准试块

1.175毫米（0.475英寸）
1.980毫米（0.780英寸）
3.175毫米（1.125英寸）

在所有检测中，都使用0°纵波对直径为3.175毫米的平底孔进行扫查，每个聚焦法则包含4个晶片。扫查分辨率为1毫米 × 1毫米，声束覆盖范围为48.5毫米。

在优化的检测条件下，近表面分辨率可以达到2.75毫米。在日常对碳钢材料的检测应用中，可以获得3毫米的近表面分辨率。使用波幅C扫描，还可以探测到较浅位置上的缺陷（参见下图）。在波幅C扫描视图中，可以看到由较浅位置的缺陷产生的底面回波衰减的情况。但是对于关键性的缺陷，我们建议使用一种更精密的检测方式（如：DLA腐蚀探头、HydroFORM扫查器，或某种测厚仪）对缺陷的深度进行测量。

使用RollerFORM扫查器检测平底孔

OmniScan探伤仪屏幕上的波幅C扫描

探测最小尺寸缺陷的检测

较高的频率通常更适于探测较小的缺陷。由于聚合物往往会滤掉高频声波，因此可以确定RollerFORM扫查器可用的探头频率最高为5 MHz。为了确定扫查器可以探测到的最小缺陷尺寸，我们要在带有30个平底孔的试块上进行检测。

在下面显示的厚度C扫描中，我们看到检测过程中探测到了1.980毫米和3.175毫米的平底孔（即第二行和第三行平底孔）。使用这种方法，只有最小的1.175毫米的平底孔没有被探测到。但是，使用相同的OmniScan波幅C扫描方式，却可以探测到最小直径的平底孔。还可以考虑使用其它不同的技术（如：HydroFORM扫查器或DLA腐蚀探头），对关键性的区域进行扫查。

使用厚度C扫描探测最小尺寸的缺陷

确定最高温度的检测

我们经常需要在高温部件上进行在役检测，以找到腐蚀缺陷。进行这种检测的目的是要确定，在RollerFORM扫查器与工件保持短暂接触而扫查器的任何部件都不会损坏时，工件可以具有的最高温度。检测表明RollerFORM扫查器的聚合物轮胎是对温度最敏感的部件。在高温工件上进行的多次检测证明，扫查器被放置在温度高达80 °C表面的最长时间为2分钟。然后一定要使扫查器冷却，才可以再次使用。这种工作周期基于最高25 °C的环境温度而设定。如果环境温度超过了25 °C，则用户需要根据具体的工作条件，谨慎地定义适当的工作周期。

在管材上进行检测的RollerFORM扫查器

沿着管材的长度方向进行检测

经过证明，RollerFORM扫查器非常适用于在管道的轴向上进行长距离扫查检测。这款扫查器的轮胎表面较为柔软，且装有一个可以调节的中心轮，因此可被放置在直径最小为102毫米的曲面上或平面上。使用MXU 4.4版本软件（或更新的版本），可以直接在OmniScan探伤仪中生成聚焦法则。在工件&焊缝向导中，可以配置一个曲面，并选择轴向扫查方向。然后，OmniScan探伤仪可以自动生成与表面保持垂直状态的超声声束。