檢驗構築物上的缺陷的製作方法

2023-07-10 16:42:56

專利名稱:檢驗構築物上的缺陷的製作方法
本發明涉及對金屬構築物和焊接構件上缺陷的檢驗方法。
金屬構築物和焊接構件總是處於承受應力和疲勞的狀態，因而會導致其內部或表面的裂紋或破損有進一步擴大的趨勢。金屬構築物或焊接構件若是在水下或海洋內這種更為嚴酷的條件下，則還要附加腐蝕問題。
迄今，檢驗這樣的缺陷，特別是當金屬構築物在水下時，廣泛採用磁粉探傷法。這種方法依據這樣一個事實當金屬被磁化後，鐵粉將被吸至磁力線有些變化之處，此處的磁力線所以發生變化，則正是由於內部或外表的缺陷引起的。先有文獻中把這種圍繞著缺陷的磁粉束稱作對缺陷的「顯示」。如果將發螢光的染料摻入鐵粉，則將產生一種所謂「磁性墨水」，於是所形成的磁粉束都可以由它們發出的螢光(例如在紫外線燈光照射下)而被檢驗出來。
對於水下構築物，通常是由潛水員在水下照像來「顯示」缺陷的部位。這種方法雖然實用，但是對於構築物上缺陷的範圍或受影響的範圍缺乏立體感(即缺乏一個三維的圖形)。此外，潛水員還試圖利用磁場和磁通的知識，以及塗敷磁性墨水的技術，對構築物受損傷影響的範圍及損傷的種類進行直觀的鑑定，然後以一般的發螢光磁性墨水對受害面進行處理並進行紫外線照像。但是，這種紫外線照像必須在黑暗的環境中完成。
由於沒有金屬構築物受損傷範圍的三維圖形，因此，使專家檢查紫外線像片，從而對損傷程度做出精確評價的能力降低了，並且由於紫外線照像必須在黑暗中完成，因而大大減小了操作的靈活性。
珀迪(R.Purdy)在他的一篇文章中(該文刊登於「無損探傷」雜誌1968年11月號P363～369)敘述了記錄磁粉顯示的複製技術。然而，珀迪發現，低溫硫化橡膠的硫化時間太長，約需12小時，並且要藉助於熱固樹脂，如聚氯乙烯(PVC)。GB-A-934116描述了為了同樣的目的使用聚氯乙烯的情況，而且還要利用熱固方法。可是在這種熱固方法中以發螢光的墨水作為聚氯乙烯糊的增塑成分來吸收染料是不成功的。緩慢的硫化或熱塗敷若用於水下則是更為棘手的問題。
本發明的目的是設計一種對金屬構築物上實際的或懷疑的損傷範圍做出三維圖形的方法，這種方法對水下金屬構築物更為有利。這項工作不僅在白天可以做，而且用極短的時間即可完成。
因此，本發明是一種對鐵磁性或順磁性構築物表面製做三維圖形的方法，這種方法包括下列步驟a)使物築物表面受到磁通的作用;
b)將磁粉基本均勻地塗敷於金屬構築物表面，當磁粉附在快速熟化冷硫化的印記材料上時，應是明顯可見的或用肉眼可分辨的，由此，塗在金屬構築物表面的磁粉在磁通的作用下重新排列成線束;
c)將能夠固化成固態的彈性敷料的印記材料施用到所形成的線束上，這種固態彈性敷料具有在其固化後，能夠從構築物表面取下的性質，而且在取下這層固態彈性敷料時，對於其上的磁粉線束圖形基本上不會使其變形和失真。
d)印記材料固化或固態彈性敷料後，磁粉所形成的線束就留在它的裡面和/或上面。最後e)從金屬構築物的表面取下充滿磁粉的固態彈性敷料。
使用「快速熟化冷硫化印記材料」意指這種材料在室溫(4～35℃)和常壓下即可得到適當的粘聚力，因而在不用任何外界熱源的情況下把這種印記材料塗敷於構築物表面，30分鐘內即可將這種材料乾淨地從構築物表面剝下。這樣的印記材料在本發明文中稱作液態橡膠(亦即熟知的液態反應橡膠)，它在催化劑、凝固劑、射線和室溫的條件下即可熟化。
實際上有損傷或懷疑損傷的金屬構築物表面可能是各種形狀或尺寸的。例如，它可能是由鐵磁體或順磁體製成的斷面為園形、三角形、矩形和多邊形的管、棒或柱形部件。而且這些金屬構築物的表面可以是鐵、鈷、鎳或其某些金屬。
在快速熟化冷硫化印記材料的背景上，附加的磁粉明顯可見。這種可見是所用磁粉固有的，也可以是藉助於外來措施引進的，例如藉助於紫外線燈光照射下發螢光的染料來顯影。因此，既可使用本身有可見性的磁粉，也可使用在紫外線照射下發螢光的染料處理過的磁粉。由磁粉在染料溶液中浸漬或擴散，那些發螢光的染料即可固著在磁粉上。這種附加有發螢光染料的磁粉一般稱之為「磁性墨水」，當將其暴露在紫外線燈光下時，這種磁粉即可同背景的印記材料區分開來。
用順磁金屬或鐵磁金屬粉末固著上發螢光的染料即可製成磁性墨水。這種磁性金屬粉末的具體例子包括特別是鐵、鈷、鎳或它們的多種磁性合金。固著有發螢光染料的磁性墨水的例子特別包括下列兩種在商品貿易中大量銷售時的牌號叫做Magnaglow(註冊商標)和Lumor(註冊商標)的物質。
本發明的特點是用磁力線作用在構築物上懷疑有缺陷的部位，然後監視由磁粉形成的線束圖形，從而確定構築物的無論是內部還是外部的，實際的或潛在缺陷或損傷的範圍。
將磁粉塗敷在上述懷疑或實際有缺陷的範圍，然後經受磁力線的作用。這種磁粉在液體、半固體或固體中呈懸浮或彌散的狀態，因而可以特別均勻地塗敷於構築物表面。
允許磁粉有足夠的遷移時間，這是為了模擬如裂紋或斷裂等缺陷或損傷的範圍，這種缺陷無輪是在內部還是在表面，都可由印記材料中的磁粉重新排列成的線束來準確地描繪出損傷的圖形。繼而，把快速熟化冷硫化的印記材料塗敷於構築物有缺陷處的表面，熟化後形成固態彈性敷料，然後從表面小心取下，其上之未變形不失真的磁粉束圖形即能代表缺陷的形式。
這種快熟化冷硫化的印記材料是一種糊狀物，其特點是具有一定粘度，此粘度的選定是根據印記材料與構築物表面相適應的原則，即從構築物表面取下由磁粉形成的線束圖形檢驗時線束圖形不會偏離缺陷位置。在室溫下，印記材料的粘度在500～1500泊的範圍內是合適的。
把快速熟化冷硫化的印記材料塗敷於金屬構築物表面，固化後即成為固態彈性敷料。
這種快速熟化冷硫化的印記材料即使很薄也具有較大強度和足夠的彈性，因而在其熟化後，能夠從金屬構築物表面將其取下，而且無論是印記材料，還是上面的磁粉束圖形都不會有太大的失真。還有，如果受缺陷影響的部位若是在水下構築物上，這種快熟化冷硫化的印記材料也是穩定的，而且在室溫條件下一般是60分鐘，更好是30分鐘，即可熟化成固態的彈性敷料。這種快熟化冷硫化的印記材料的更為可取之處是還能夠在水中熟化。象這樣的快熟化冷硫化的例子包括如聚硫橡膠、聚醚橡膠、矽橡膠和馬來聚丁二烯橡膠等液態橡膠。
對本發明特點的進一步證明是使用快熟化冷硫化印記材料可以檢驗實際的或潛在內部的或外部的各種缺陷，對於水下構築物來講，則可使用或不用磁粉。在用於水下構築物時，可以用快熟化冷硫化的印記材料，而不用磁粉，在熟化成固態的彈性敷料印記材料上同樣可以看到缺陷的複製品。
在這種情況下，可以使用如上所規定的同樣的印記材料，無論是否使用磁粉，最好選用馬來聚丁二烯橡膠作為印記材料。對於陸地上或水下的金屬構築物，使用磁性墨水的方式是一樣的。
於是，對本發明進一步的具體化是為水下構築物表面的缺陷或破損製做三維圖形的方法。這種方法包括將印記材料，如馬來聚二丁烯橡膠(MPBD)塗敷於構築物表面，待其熟化成固態彈性敷料後，即可從構築物表面將其取下，這層固態敷料即是缺陷或破損的三維圖形。
參照上述，這種快熟化冷硫化的印記材料可以混入填料、增塑劑、稀釋劑或催化劑。可以利用諸如射線技術或使用適當催化劑和/或凝固劑來熟化印記材料，若採用的熟化法就是這樣的橡膠熟化法，那麼如上所述，熟化時間應在60分鐘以內。這類技術需要一些熟練的技巧。在使用馬來聚二丁烯橡膠(MPBD)時，這種MPBD是液態的，在25℃時粘度為1500CPS(釐泊)，凝固劑包括胺、特別是聚胺;多元醇;醯胺，特別是聚醯胺;鏈烷醇胺和鏈烷醯胺。
在這種情況下，鏈烷醇胺如三乙醇胺或它們的鹽類同羧酸單獨使用或與多元醇的混合物被優先選用作為凝固劑。
在MPBD型的快熟化冷硫化的印記材料的情況下，除了加凝固劑以外，還可以使用催化劑。參照上文，在MPBD中，催化劑可以有利於MPBD中的脫水基團與凝固劑的反應。這種催化劑例如可以是伯胺、仲胺、叔胺或它們的鹽類，以及各種季胺化合物中的任何一種。如果用鏈烷醇胺或它們的鹽類作為催化劑，則它具有雙重功能，既可作為催化劑，又可作為凝固劑。
可以將本發明所用的快熟化冷硫化的印記材料和有關的凝固劑及催化劑在使用之前或是人工地用刮刀或抹子，或是在有關分配裝置提供給靜態的或動態的混合器中把它們混合起來。快熟化冷硫化的印記材料和凝固劑或催化劑可以用一個具有單一噴嘴的同軸分配器同時向構築物表面塗敷兩種成分。這種分配器的一個實例是一種同軸管殼式分配噴槍，銷售時的商品名稱是SupermixⅡ，是由美國俄亥俄州液體控制公司生產的。快熟化冷硫化的印記材料可以包含這樣一些附加成分，如能夠理想地控制印記材料的粘度或修正其流量的成分。這種成分的例子包括各種填充劑。
參照下列各例對本發明作進一步描述
所用材料的來源OMNIFLEX＊(快凝硫化橡膠)科耶(COE)試驗公司，美國芝加哥，IMPREGNUM F＊(聚醚橡膠)西德EPSE公司REPROSIL＊(矽橡膠)BAYER公司AQUAPRINT＊(馬來聚丁二烯)BP化學公司＊是註冊商標。實施例1準備一個小型對焊樣品，並在焊縫處安排一個模似缺陷。將此樣品放於一個充滿水的試驗槽內，按製造廠的說明書使用Magnaglow 20 A(註冊標)磁性墨水來完成標準的磁粉檢驗程序。在磁力線的作用下，得到了缺陷的有效顯示。
隨著對焊樣品在磁力線的作用下，用SupermixⅡ同軸套管式分配裝置(液體控制公司銷售)向樣品的整品的整個缺陷範圍均勻地噴塗一層Aquaprint(馬來聚丁二烯，商品註冊的牌號)。
15分鐘後，移去磁力線，Aquaprint完全硫化後，再從焊縫表面剝下這層熟化的固態敷料。
在紫外線燈光照射下，用肉眼檢查固態敷料時發現由磁粉所形成來圖形，代表缺陷的部分會不失真地保留在Aquaprint形成的固態敷料上。
實施例2按實施例1的程序完成對使用Magnaflux UW I(註冊商標)磁性墨水的評價，試驗槽內的水溫控制在15℃。
在把Omniflex(一種快凝硫化橡膠)塗敷於缺陷範圍之前，按生產廠說明書把它預先混合一下。45分鐘後，從表面取下，並用紫外線燈光照射取下的固態橡膠敷料，即可看到磁粉不失真的圖形。
實施例3
按實施例2程序完成對於使用Magnaglow 405(註冊商標)磁性墨水和Impregnum F(一種聚醚橡膠)的評價，試驗槽內水溫控制在15℃。20分鐘後，從樣品表面取下固態橡膠，在紫外線燈光照射下，呈現出不失真的磁粉線束圖形。
實施例4按實施例2程序完成對於使用Lumor 4X(註冊商標)磁性墨水和Reprosil(一種矽橡膠)的評價，試驗水槽內水溫控制在22℃。以磁力線作用25分鐘後，將固態橡膠敷料從表面取下，在紫外線燈光照射下，呈現出不失真的磁粉線束圖形。
實施例5按實施例1程序完成試驗水槽水溫控制在5℃時的評價。15分鐘後，取下Aquaprint的固態敷料，它也呈現出不失真的磁粉束圖形。
實施例6在大氣中，氣溫20℃，用實施例1的焊接樣品做一次標準的磁粉檢驗試驗。使用按生產廠說明書製備的Lumor 4X(註冊商標)磁性墨水。在缺陷範圍塗敷Omniflex快凝物質(一種硫化橡膠)之前，要按生產廠的規定對其進行人工的預混合。塗敷後要用磁通作用於此處，15分鐘後，移去磁通，並從焊接面剝下固態橡膠敷料。
在紫外線燈光照射下，用肉眼觀察固態敷料可見由磁粉形成的線束圖形不失真地保留在固態敷料上。
實施例7按實施例6的程序，用Supermix Ⅱ同心套管式分配裝置噴塗Lumor 4X(註冊商標)墨水和Aquaprint。15分鐘後，從焊接件表面取下固態敷料。在紫外線燈光照射下，固態敷料上呈現出不失真的磁粉束圖形。
實施例8按實施例6的程序，在氣溫30℃時做使用Lumor 4X(註冊商標)墨水和Reprosil(一種矽橡膠)的試驗。磁通作用15分鐘後，從焊接件表面取下固態敷料。在紫外線燈光照射下，固態敷料上呈現出不失真的磁粉束圖形。
實施例9按實施例6程序，在氣溫為10℃時，做使用Supramor 4 Black(註冊商標)墨水和Impregnum(一種聚醚橡膠)。25分鐘後，從焊接面取下固態敷料。在可見光下，固態敷料上即呈現出磁粉束。
實施例10把直徑500mm的管子焊接成十字形，並懸置於試驗水槽中。由一潛水員完成對管子接點的磁粉探傷，使用Lumor(註冊商標)磁性墨水塗於接點上，並用勵磁線圈所產生的磁通作用於塗料上，用以檢查是否有應力裂紋。
用Supermix Ⅱ同心套管式分配裝置(液體控制公司銷售)把Aquap rint(馬來聚丁二烯的註冊商標)均勻地塗敷於管接點的影響範圍之內，10分鐘後，Aquaprint充分地熟化成固態彈性敷料，移去勵磁線圈，並從焊接面剝下固態敷料。
在紫外線燈光照射下，對固態敷料肉眼檢查可見由磁粉形成的線束。代表應力裂紋的磁粉束不失真地保留在Aquaprint的熟化固態敷料上。
文件名稱 頁 行 補正前 補正後說明書 3 15 Magnaglow MAGNAGLO6 4 IMPREGNUM IMPREGUM6 4 EPSE ESPE6 5 BAYER DE TREY6 20 Magnaflux UWI MIGLO uwi7 1 Magnaglow Magnaglo7 2 Impregnum IMPREGUM8 6 Impregnum IMPREGUM
權利要求
1.一種製做鐵磁的或順磁的構築物表面的三維圖形的方法，這種方法包括(a)使表面受到磁通的作用；(b)將磁粉基本均勻地塗敷於金屬構築物表面上，當磁粉覆蓋在快速熟化冷硫化印記材料上時，應是明顯可見的或用肉眼可分辨的，由此，塗在金屬構築物表面上的磁粉在磁通的作用下重新排列成線束。(c)將能夠固化成固態彈性敷料的印記材料施用到所形成的線束上，這種固態彈性敷料具有在其固化後，能夠從構築物表面取下的性質，而且在取下這層固態彈性敷料時，對於其上的磁粉線束圖形基本上不會使其變形或失真。(d)使快速熟化冷硫化的印記材料熟化成固態彈性敷料後，磁粉線束就保留在固態敷料的裡面和/或上面。最後，(e)從金屬構築物受檢查範圍的表面取下充滿磁粉的固態敷料。
2.一種如權利要求
1所述的方法，其中所用磁粉附加在紫外線燈光照射下發螢光的染料的方法是將磁粉浸漬或擴散在染料溶液中。
3.一種如權利要求
1或2所述的方法，其中所用磁粉是選自鐵、鈷、鎳和它們的磁性合金中。
4.一種如權利要求
中任一個所述的方法，其中所用磁粉在液態、半固態或固態等形態中呈懸浮或彌散的狀態，並且能夠均勻地噴塗於物體的表面。
5.一種如上述權利要求
中任一個所述的方法，其中快速熟化冷硫化的印記材料是一種液態橡膠。
6.一種如上述權利要求
中任一個所述的方法，其中快速熟化硫化的印記材料是可以從硫化橡膠、聚醚橡膠、矽橡膠和馬來聚丁二烯橡膠中選定的一種液態橡膠。
7.一種為水下構築物的表面缺陷和/或破損製取三維圖形的方法，這種方法包括，將能夠熟化成固態彈性敷料的快熟化冷硫化印記材料塗敷於待檢測面上。這種彈性敷料能從水下構築物表面取下，並能夠不失真地複製出缺陷的情況。熟化的印記材料變為固態彈性敷料並從表面取下作為缺陷和/或破損的三維圖形的熟化的固態敷料。
8.一種如權利要求
7所述的方法，其中快熟化冷硫化印記材料是馬來聚丁二烯。
9.一種製備如權利要求
7或8所述的鐵磁的或順磁的下構築物表面三維圖形的方法，這種方法包括(a)使表面經受磁通的作用;(b)將磁粉基本均勻地施用到表面，當這種磁粉附加快冷熟化的印記材料上時，清晰可見或能用肉眼分辨，由此在磁通的作用下，磁粉重新排列磁粉束;(c)將所快速熟化冷硫化印記材料施用到所形成的線本上，通過帶上述敷料具有從表面取下磁粉線束的能力，固化後，可以從表面取下，而且不會使其上之磁粉束圖形變形或失真;(d)快熟化冷硫化的印記材料熟化成固態彈性敷料後，磁粉束就保持在固態敷料裡面或/和上面，最後(e)從構築物表面取下充滿磁粉的固態敷料。
10.一種如上述權利要求
中任一個所述的方法，其中快熟化冷硫化的印記材料中混入填充劑、增塑劑、稀釋劑或催化劑。
11.一種上述權利要求
中一個所述的方法，其中快熟化冷硫化的印記材料是採用諸如射線技術或用催化劑和/或凝固劑進行熟化的。
12.一種如權利要求
11所述的方法，其中熟化馬來聚丁二烯敷料時，所用的凝結劑是選自胺、多元醇、醯胺、聚醯胺、鏈烷醇胺和醯氨中。
13.一種如權利要求
12的所述方法，其中凝結劑是三乙醇胺或羧酸鹽類，或者單獨使用，或者以和多元醇的混合物形式使用。
專利摘要
本發明涉及對於金屬構築物或焊接構件上，特別是水下構築物上缺陷的檢驗方法。這種方法包括在待檢構築物懷疑有缺陷部位的表面噴塗快速熟化冷硫化的印記材料，印記材料熟化成固態彈性敷料，從構築物表面取下這固態敷料即可作為缺陷的三維圖形。上述印記材料可以與磁性墨水一起使用，這種磁性墨水在有缺陷表面形成磁粉束，這稱作「顯示」，模擬的缺陷或「顯示」就保留在前述印記材料所形成的固態敷料上。較好的印記材料是馬來聚丁二烯。
文檔編號G01N21/91GK86105741SQ86105741
公開日1987年1月28日 申請日期1986年7月22日
發明者羅伯特·朗格利·庫克 申請人:Bp化學有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan