1999年，美國腐蝕工程師協會（NACE）發表了一篇著名的研究報告，研究名稱為“美國腐蝕研究費用”（The United States Cost of Corrosion Study）。該報告指出，在美國，與腐蝕相關的直接研究花費超過了國內生產總值的百分之三。類似的研究報告還有很多，不同的是腐蝕研究花費占國內生產總值的具體百分比，數值在2%到4.5%不等，但這些都能證明在腐蝕研究方面的投入是巨大的。

    這些巨大的花費主要集中在以下幾個方面：

    腐蝕預防（防腐蝕），例如相關添加劑的研究、汽車領域內涂層材料（如油漆）的應用等。

    腐蝕修復與維護。

    腐蝕現象監測、檢測以及測量工作等。

    在本文中，我們會重點研究并討論超聲波檢測技術在腐蝕監測、檢測以及測量等方面的應用，因為這種檢測技術極其適合對利用金屬材料制備而成的工藝管道和容器進行檢測，無論其表面是否具有保護性涂層。

    腐蝕監測

    如果把工廠、煉油廠或者制造廠的工業基礎設施看作是人體的話，那么其中的金屬管道和容器就相當于人體中的循環系統和器官。工藝管道能夠運輸水等液體材料，處理化學物質和原材料，如原油和廢棄物等。金屬容器和人體器官一樣，能夠接收并存放材料，此外，還能夠通過控制溫度和壓力等條件使得材料（產品或者廢品）在整個體系中具有良好的運轉循環。

    工程師們在選擇制備工藝管道或者金屬容器的材料時往往都希望所選的材料在特定溫度、壓力以及實際使用環境中能夠盡可能經受得住不同條件的腐蝕。雖然這些工藝管道和金屬容器最終還是會受到不同程度的腐蝕，但腐蝕的類型和程度卻能夠發生變化。腐蝕的類型通常可以分為以下三種：

    1、可預測型

    如果某種材料是已知的，利用該材料制備的工藝管道在已知的溫度和壓力等環境中進行的工作也是已知的，那么在這種情況下產生的腐蝕則一般是可預測的并且是在意料之中的。這類材料通常需要進行經常性的全面檢查和維護工作。在某些情況下，研究人員還會預測一些特殊的腐蝕機理，包括微生物腐蝕等，對于這些腐蝕的檢測往往需要能夠在大面積上執行精準、快速檢測的技術，例如相控陣超聲檢測技術。別的一些方法，例如數字化X射線攝影技術，出于對檢測時間、安全性以及檢測區域大小等因素考慮并不適合用于對上述一些腐蝕現象進行檢測。

    2、不可預測型但在預料之中

    使用環境不同可能會引起一些局部腐蝕，例如：

    保溫層下腐蝕（CUI）——在將原材料轉換為產品的過程中，溫度控制往往是一個非常重要的影響因素，因此對許多工藝管道都要求具有保溫特性。在很多情況下，這些工藝管道上的保溫層會由于一些原因發生損壞或者退化現象，造成水分滲入或者產品滲出到金屬壁和保溫層之間的間隙內，造成腐蝕現象。這些區域通常都難以發現和檢查。如果去除掉外部的保溫層后再進行檢測，并且在檢測完畢后再重新將保溫層安裝回去將是一個非常耗時耗力的工作，而且需要消耗一筆不小的花費。此外，在此期間，由于保溫層不在工藝管道上，因此這條管道線路將必須關閉，停止工作。

    流體加速腐蝕（FAC）——流體加速腐蝕一般都會有最可能發生的位置（如閥門后的彎頭），但是具體知道是哪一個彎頭發生了流體加速腐蝕的概率是非常低的，因此，研究人員迫切需要一種能夠快速對彎頭進行精準檢測分析的技術方法。

    3、不可預測型

    不可預測型腐蝕的一個典型例子就是生產原油過程中產生的腐蝕；如果工藝管道內夾雜大量的沙泥或者其他一些摩擦型材料，那么將會產生快速反應腐蝕。鑒別是否發生了這類不可預測型腐蝕的唯一可靠的方法就是在這些金屬材料表面以及管道保溫層下安裝傳感器對這些容器以及工藝管道進行全面監控。

    相控陣超聲檢測技術能夠為腐蝕檢測提供更高的檢測精度；

    利用相控陣超聲檢測技術對腐蝕進行檢測監控

    對工藝管道等工業設備進行定期檢查有助于人們了解腐蝕情況和腐蝕速率，根據這些檢查，工程師們能夠做出更好的維護計劃。在執行這些例行檢查時，可以偶爾使用超聲波測厚儀，但是與手動測量數據相比，利用這種傳統的超聲波測厚技術獲得的關于管壁厚度的數據往往精度不高，因此，并不能充分確定工藝管道壁厚因為腐蝕現象而造成的損失。此外，利用傳統的超聲波檢測技術不能有效的檢測出點腐蝕現象，因為與整個檢測區域相比，點腐蝕發生的面積通常都非常的小。

    但是，采用相控陣超聲檢測技術能夠很好的滿足測量精度要求，而且該方法檢測速度較快。一般來說，利用相控陣超聲檢測技術進行腐蝕監測和點腐蝕評估時所涉及的幾個問題主要有：

    操作人員是否訓練有素；

    檢測結果的一致性；

    設備費用。

    操作人員是否接受了合格的培訓，能否熟練的進行檢測操作是非常重要的一個問題。相比于其他一些檢測技術，對于相控陣超聲檢測技術人員的培訓更加困難。然而，這也催生了越來越多的培訓機構，甚至有些高校專門開設了控陣超聲檢測技術相關課程。這項技術給工業方面帶來了巨大的利潤，因此許多公司都熱衷于投資這些培訓項目。現在，許多相控陣超聲檢測設備制造廠商可以為使用者們定制用戶界面，這使得設備的操作使用更加方便，也使得一些經驗不足的技術人員同樣能夠輕松的學會正確的對設備進行設置以及收集有益的檢測數據。

    這些定制的用戶界面可以和工作流程無縫對接，作為缺乏經驗的技術人員，能夠通過這個用戶界面對設備進行設置、校準并獲得增益補償曲線以及收集檢測數據。這種用戶界面能夠輸入照片、文檔等其他一些輔助文件以幫助技術人員確定其是否進行了正確的設置。此外，如果技術人員不知道某個步驟或者不理解某個數據信號，他只需按下該設備上的一個按鈕即可，這種用戶界面會立刻將這些分享到其他電腦、手機或者平板電腦上以尋求幫助，只需要雙方都具有無線網絡即可。相控陣超聲檢測技術所取得這些新進展使得該技術具有更高的檢測精度和效率。

    選擇合適的探測器、掃描儀和相關配件

    將相控陣超聲檢測技術用于工藝管道和水槽等設備的腐蝕現象檢測能夠實現快速掃描和檢測并且確定點腐蝕的位置和大小等信息。編碼的掃描數據具有高度的可重復性，掃描覆蓋100%區域，能夠更好的監測腐蝕速率隨著時間推移所發生的改變。

    執行精確的腐蝕檢測所需要的并不僅僅是一臺超聲波探傷儀或者掃描測厚裝置；選擇一個合適的掃描議、探測器以及相關配件同樣是制定檢測計劃中非常關鍵的一部分。這些配置的選擇是否恰當有可能會直接影響到你檢測的成功或失敗。

    當對大面積區域的管道壁厚或者金屬損失情況進行檢測時，無損檢測設備行業可以根據需求采用不同類型的掃描儀和檢測探針以提高檢測效率。下面是對于其中一部分的簡單介紹以及推薦的應用方面。

    機械化掃描儀

    如今，超聲檢測技術可以采用許多不同的機械化和手動掃描儀；

    機器人掃描儀或者機械化腐蝕檢測掃描儀極其適用于對有限空間內或者架空型管道的腐蝕情況進行檢測，因為在這些場景中讓現場檢測人員執行掃描是非常不安全并且不現實的。

    在選擇機器人掃描儀或者機械掃描儀的時候，必須要確保你所選擇的掃描儀與你現有的超聲探傷設備具有很好的兼容性，此外還需要確保該設備在高度危險的環境中操作的時候具有足夠的安全保障。

    手動掃描儀

    手動掃描儀和上述機械掃描儀運行的方式是一樣的，不同的是，手動掃描儀需要一位現場檢測人員物理性的移動并且進行手動操作。因為其中可移動的部件較少，所以檢測結果是非常可靠的。為了獲得掃描區域內精確的掃描數據，通常還需要一些精密機械裝置等。此外，為了確保檢測結果的準確性和可重復性，對于操作人員進行仔細的崗前培訓的十分有必要的。

    為滿足不同條件下腐蝕的檢測，現在高質量的超聲檢測裝置與市場上許多的掃描儀都能夠很好的兼容。

    DM陣列探測器

    對于腐蝕檢測，一般建議使用多元陣列探測器，因為這類探測器能夠提供線性覆蓋范圍以及優異的檢測精度。可以在探測器探針周邊加上一個彎曲或者直線型的耐磨棒以增加探測器的使用壽命，并且這還有助于探測器和檢測表面之間產生更好的聲耦合現象。多元陣列探測器的大表面積使得檢測人員能夠更加快速的對更大面積區域進行檢測，根據掃描數據得到的圖像顯示能夠提供關于管道壁厚損失的相關信息。

    由于腐蝕檢測一般都會在具有挑戰性的環境下進行，如高溫等，因此，在選擇一款合適的探測器時必須要考慮到探測器的構成及質量問題。

    傳統的DM探測器

    在最開始的時候，當需要對管道或者罐壁進行腐蝕檢測時往往需要檢測人員利用傳統的超聲檢測裝置進行多個點的抽樣檢測。傳統的雙元傳感器一般被用來執行這些抽樣檢查以及測量工藝管道因為腐蝕造成的壁厚損失情況。雙元傳感器利用其中一個探頭產生聲波并用另一個探頭接收該聲波，聲波以V字形傳播，這樣有助于提高腐蝕檢測的精確度和效率。

    軟件

    現在，許多先進的超聲檢測裝置越來越像智能手機，具有定制化應用、觸摸屏和無線連接等功能；

    為了使腐蝕檢測具有更高的精度和檢測效率，軟件和探測器以及掃描儀等硬件具有同等重要的作用。如今，一款新型的基于“app”控制的超聲波檢測裝置看起來就像是一個智能手機，允許用戶定制自己的用戶界面，并且創建指導檢測操作程序。這些“app”能夠自動識別兼容的探測器、鎖定一些不必要的設備參數、確保檢測數據具有更高的可靠性和可重復性。此外，通過無線網絡還能夠實現遠程協作，這使得專家們可以在遠程提供指導意見等。

    由于腐蝕而帶來的直接和間接的成本費用是驚人的。通過采用合適的探測器、掃描儀等配件以及電腦軟件，今天的無損檢測人員正在加速超聲檢測技術在腐蝕檢測方面的應用，并逐步提高檢測的精度和效率，這將會有助于減少腐蝕所帶來的成本費用。

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責任編輯：王元

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