一種微波無損檢測防護層下金屬結構腐蝕的裝置及方法

2023-12-09 17:32:16

專利名稱：一種微波無損檢測防護層下金屬結構腐蝕的裝置及方法
技術領域：
本發明涉及材料和結構腐蝕的無損檢測技術領域，具體涉及一種微波無損檢測防護層下金屬結構腐蝕的裝置及方法。
背景技術：
鋁、鎂、鋼、銅等金屬及其合金材料廣泛應用於機械製造業以及航空工業當中。例如，鋁合金是飛機桁架，大梁，機體內部的框架、加強肋、腹板、接頭件及部分蒙皮的主要材料，為了防止腐蝕，通常在其表面噴塗一定厚度的保護塗層；但是，在長期使用過程中，由於初始設計、製造缺陷和使用環境條件等因素影響金屬結構腐蝕將不可避免。特別是在塗層材料出現輕微破損情況下，將發生如點蝕、腐蝕凹坑和縫隙腐蝕，而表觀完好。因此，有必 要對金屬結構腐蝕等進行快速無損評估以便採取相應的維護措施，特別是在出現腐蝕的早期，發現難以目測檢查的隱藏腐蝕等結構損傷具有重要意義。目前，對金屬結構的腐蝕程度的評估是根據腐蝕形貌檢測並按照一定的標準來評定腐蝕等級、腐蝕損傷程度以及由剩餘強度/剩餘壽命規定的允許損傷值。目視法是常用的直觀檢測方法，需要去除表面防護層觀察，該方法是有損的檢測方法，同時其評估結果只能大致反映金屬的腐蝕程度。而以無損檢測方法如超聲，渦流和熱成像等手段存在操作複雜、易破壞塗層結構、或敏感度不高等缺點，鑑於目前檢測防護層下金屬結構隱藏腐蝕的無損檢測方法尚不完善，本發明提出一種利用微波快速無損檢測防護層下金屬結構腐蝕的方法及相關裝置，該方法具有先進性和重要工程應用價值。

發明內容
為解決上述現有技術中存在的問題，本發明的目在於提供一種微波無損檢測防護層下金屬結構腐蝕的裝置及方法，該裝置及方法能夠實現對帶防護層體系金屬結構的腐蝕程度及分布情況的無損檢測，具有裝置和操作方法簡單且不破壞防護層結構的特點。為達到上述目的，本發明所採用的技術方案是一種微波無損檢測防護層下金屬結構腐蝕的裝置，包括置於外殼2內的數據採集及處理系統3，和數據採集及處理系統3發射端相連接的微波發射器4，置於微波發射器4下方且和其相連接的導向器10，設置在導向器10下方且置於外殼2底部的微波接收器高度調節器12，微波接收器6置於微波接收器高度調節器12之上且和數據採集及處理系統3的探測端相連接，多個腐蝕程度指示燈5和數據採集及處理系統3相連接並置於外殼2外部。還包括設置在外殼2外部的和數據採集及處理系統3相連接的擴展接口 I。所述多個腐蝕程度指示燈5為五盞。所述腐蝕程度指示燈5為LED指示燈。一種微波無損檢測防護層下金屬結構腐蝕的方法，包括如下步驟步驟I :按照美國材料和檢驗協會頒布的標準ASTM G34或中國航標HB5455對特定檢測對象在腐蝕環境一下製作不同腐蝕等級的試樣；步驟2 :利用所述裝置對不同腐蝕等級的試樣測量微波接收功率和發射功率的比值即功率損耗值；具體測量方法為將所述裝置置於被檢測對象表面，通過微波接收器高度調節器12調節微波接收器6與被檢測對象表面之間距離，數據採集及處理系統3控制微波發射器4發射3 50GHz頻率微波信號，並經過導向器10進入防護層，在被測對象表面產生反射，通過微波接收器6檢測回波信號，並得到回波信號的相應電流/電壓信號；數據採集及處理系統3對該信號計算出回波信號的功率損耗值P ；步驟3 :重複步驟I和2，建立特定檢測對象在腐蝕環境二下的不同腐蝕等級的微波接收功率和發射功率的比值即功率損耗值P ;
步驟4 :重複步驟1-3數次，建立特定檢測對象在不同腐蝕環境下的微波接收功率和發射功率的比值即功率損耗值P ;步驟5 :把步驟4檢測的功率損耗值P轉化為相應的腐蝕程度指示燈顯示。所述功率損耗值P等級為如果P=L 0，則沒有功率損耗，沒有腐蝕事件發生，對應為腐蝕程度指示燈5為(I)號至(5)號均為綠色，而P〈l. 0則表示有腐蝕事件發生；進一步地，根據P數值把被測對象的腐蝕狀態定為五種等級；即P在
權利要求
1.一種微波無損檢測防護層下金屬結構腐蝕的裝置，其特徵在於包括置於外殼(2)內的數據採集及處理系統(3)，和數據採集及處理系統(3)發射端相連接的微波發射器(4)，置於微波發射器(4)下方且和其相連接的導向器(10)，設置在導向器(10)下方且置於外殼(2)底部的微波接收器高度調節器(12)，微波接收器(6)置於微波接收器高度調節器(12)之上且和數據採集及處理系統(3)的探測端相連接，多個腐蝕程度指示燈(5)和數據採集及處理系統(3)相連接並置於外殼(2)外部。
2.根據權利要求I所述的裝置，其特徵在於還包括設置在外殼(2)外部的和數據採集及處理系統(3 )相連接的擴展接口( I)。
3.根據權利要求I或2所述的裝置，其特徵在於所述多個腐蝕程度指示燈(5)為五盞。
4.根據權利要求I或2所述的方法，其特徵在於所述腐蝕程度指示燈(5)為LED指示燈。
5.一種微波無損檢測防護層下金屬結構腐蝕的方法，其特徵在於包括如下步驟 步驟I :按照美國材料和檢驗協會頒布的標準ASTM G34或中國航標HB5455對特定檢測對象在腐蝕環境一下製作不同腐蝕等級的試樣； 步驟2 :利用權利要求I所述裝置對不同腐蝕等級的試樣測量微波接收功率和發射功率的比值即功率損耗值；具體測量方法為將權利要求I所述裝置置於被檢測對象表面，通過微波接收器高度調節器(12)調節微波接收器(6)與被檢測對象表面之間距離，數據採集及處理系統(3)控制微波發射器(4)發射3 50GHz頻率微波信號，並經過導向器(10)進入防護層，在被測對象表面產生反射，通過微波接收器(6)檢測回波信號，並得到回波信號的相應電流/電壓信號；數據採集及處理系統(3)對該信號計算出回波信號的功率損耗值P ; 步驟3 :重複步驟I和2，建立特定檢測對象在腐蝕環境二下的不同腐蝕等級的微波接收功率和發射功率的比值即功率損耗值P ; 步驟4 :重複步驟1-3數次，建立特定檢測對象在不同腐蝕環境下的微波接收功率和發射功率的比值即功率損耗值P等級； 步驟5 :把步驟4檢測的功率損耗值P轉化為相應的腐蝕程度指示燈顯示。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於所述功率損耗值P等級為如果P=L0，則沒有功率損耗，沒有腐蝕事件發生，對應為腐蝕程度指示燈5為(I)號至(5)號均為綠色，而P〈l. 0則表示有腐蝕事件發生；進一步地，根據P數值把被測對象的腐蝕狀態定為5種等級；即 P 在[0. 0 0. 2)，[0. 2 0. 4)，[0. 4 0. 6)，[0. 6 0. 8)和[0. 8 I. 0)分別對應五種等級，五種等級分別對應於腐蝕程度指示燈5由綠色變為紅色的盞數腐蝕程度指示燈5從(I)號至(5)號全部由綠色變為紅色對應P在[0. 0 0. 2)區間；腐蝕程度指示燈5從(I)號至(4)號由綠色變為紅色對應P在[0. 2 0. 4)區間；腐蝕程度指示燈5從(I)號至(3)號由綠色變為紅色對應P在[0.4 0.6)區間；腐蝕程度指示燈5從(I)號至(2)號由綠色變為紅色對應P在[0. 6 0. 8)區間；腐蝕程度指示燈5的(I)號由綠色變為紅色對應P在[0. 8 I. 0)區間。
全文摘要
一種微波無損檢測防護層下金屬結構腐蝕的裝置及方法，該裝置包括置於外殼內的數據採集及處理系統，和數據採集及處理系統發射端相連的微波發射器，置於微波發射器下方且和其相連接的導向器，設在導向器下方的微波接收器高度調節器，微波接收器置於微波接收器高度調節器之上且和數據採集及處理系統的探測端相連接，多個腐蝕程度指示燈和數據採集及處理系統相連接並置於外殼外部；其方法通過比較功率損耗值來判別被檢測對象是否發生腐蝕及腐蝕程度，首先對不同腐蝕程度的試樣建立其腐蝕等級與微波功率損耗值之間關係，利用該關係實現對腐蝕程度進行評估。本發明裝置及方法簡單，能夠實現對帶防護層體系金屬結構的腐蝕程度及分布情況的無損檢測。
文檔編號G01N22/02GK102706901SQ20121017795
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月1日 優先權日2012年6月1日
發明者劉啟達, 劉馬寶, 王獻輝, 陳躍良 申請人:劉馬寶