Überwachung von Korrosionsschäden an Fernrohrleitungen durch zerstörungsfreie Prüfungen

Monitoring corrosion defects in pipelines by non-destructive inspection In order to be able to detect defects such as dents, corrosion, cracks, etc. in time, pipelines are inspected at regular intervals. So-called intelligent pigs working on the basis of non-destructive technologies have proved successful for pipeline inspection. In the field of corrosion detection, the ultrasonic technology provides precise and detailed wall thickness measurement. Based on the determined corrosion profile, suitable assessment methods can be used to calculate the remaining safe pipeline pressure (MAOP) for the corroded pipeline. Repeated inspections allow to determine realistic corrosion rates for the inspected pipelines.     

Computer Scanners as a Means of Monitoring Corroded Surfaces. The Thickness and Topography of Corrosion Layers

Methodical principles of applying optical computer scanners to a highly productive examination of corroded surfaces are outlined. The scanned digital optical images of corroded metal surfaces allow studying their morphology and distribution of the corrosion film thickness over the surface. The proposed method was tested in a nondestructive control of corrosion film on a X18H10T type chromium steel surface upon one-hour corrosion tests in air at temperatures from 140 to 950°C. The method is highly sensitive to thin films. It allows concurrently investigating a great number of samples and, hence, comprehensively monitoring the development of corrosion.     

An efficient image-based damage detection for cable surface in cable-stayed bridges

Since cable members are the major structural components of cable bridges, they should be properly inspected for surface damage and inside defects such as corrosion and/or breakage of wires. This study introduces an efficient image-based damage detection system that can automatically identify damages to the cable surface through image processing techniques and pattern recognition. The damage detection algorithm combines image enhancement techniques with principal component analysis (PCA) algorithm. Images from three cameras attached to a cable climbing robot are wirelessly transmitted to a server computer located on a stationary cable support. To improve the overall quality of the images, this study utilizes an image enhancement method together with a noise removal technique. Next the input images are projected into PCA sub-space, the Mahalanobis square distance is used to determine the distances between the input images and sample patterns. The smallest distance is found to be a match for an input image. The proposed damage detection algorithm was verified through laboratory tests on three types of cables. Results of the tests showed that the proposed system could be used to detect damage to bridge cables.     

主成分分析在飞机多层结构层间腐蚀脉冲涡流检测中的应用

在飞机多层铆接结构层间腐蚀缺陷的脉冲涡流检测中,需要识别提离效应造成的干扰信号和缺陷信号,同时也需要判断缺陷深度。制作了模拟飞机多层铆接金属结构的试样,对不同深度和大小的腐蚀缺陷进行了检测。采用主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)方法对实验数据进行处理,并提取前3个主成分进行分析。结果表明:应用PCA方法,可以将纯提离信号与带层间腐蚀缺陷的信号显著区别开来,可以将不带提离时的纯腐蚀信号的深度识别出;将PCA提取的主成分应用K-means算法进行聚类,可以将纯提离信号与纯腐蚀信号和腐蚀提离混合信号区别开来。而对于带提离的腐蚀,试验发现其PCA分布与不同深度的纯腐蚀出现混淆,因而不能准确识别这两种信号。     

Effect of stress corrosion cracking on stress-strain response of steel wires used in prestressed concrete beams

This paper presents an experimental study of the stress corrosion cracking (SCC) process on 8-mm-diameter wires which are used industrially in precast concrete prestressed by pre-tension. The service life of steel wires under accelerated SCC and the reduction of their mechanical performance are studied. A dynamic analysis to detect the damage to corroded wire due to SCC before brittle failure and the influence of internal defects on the service life of stress corroded wire are also presented. The study shows that stress corrosion cracking is characterized by an evolution to SCC from pitting corrosion attacks that result in the development of both micro-cracking and micro-voids in the steel bulk. The stress level does not influence the composition of corrosion products. It is a major factor of SCC development, leading to a considerable reduction in the ultimate strain and thus to brittle failure of the corroded wires. Local defects on the steel surface increase the SCC effect due to stress corrosion concentration. A reduction in the elastic modulus and the elastic limit, which may reach 25% and 15%, respectively, can be expected due to steel micro-cracking. No damage detection through mechanical analysis seems possible before the brittle failure occurs as the corrosion is very localized and so does not globally reduce the tension in the wires.     

304不锈钢蒸发器开裂原因分析

某厂乙二醇蒸发器是由304不锈钢制成的，在使用的过程中出现了较为严重的腐蚀开裂。根据该厂提供的失效件，对含裂纹部位进行了光学显微镜观察，断口进行了扫描电镜观察以及对母材、焊缝、腐蚀晶界、腐蚀产物的化学成分进行了分析，同时，在现场做了金相覆膜。结果表明，设备的失效是在焊接时受到严重的敏化处理，在一定的条件下所产生的晶间型应力腐蚀裂纹而导致的。     

一种非线性扩散与图像差分的金属表面缺陷检测方法

目的为检测金属产品表面缺陷提供一种有效的方法,希望可以对金属产品表面质量进行监控。方法首先,引入自适应中值滤波方法对原始图像中的噪声进行滤除,以提高金属表面缺陷的检测正确度。然后,利用图像梯度的倒数对传统的P-M非线性扩散模型中的扩散因子进行改进,使得金属表面图像中梯度值较大的区域得以平滑,同时保持其他区域的平滑度不变。将金属表面的原始图像与经过非线性扩散后的图像进行图像差分运算,以消除光照度对金属表面图像的影响,获取均匀背景的金属表面图像,使得缺陷区与非缺陷区的对比度得以增强。最后,通过差分图像中图像块的标准差构造自适应二值化模型,对差分图像进行二值化,以提取金属表面的缺陷区域,实现对金属表面缺陷的准确检测。结果通过对具有划痕、裂纹、缺口以及锈斑缺陷的图像进行检测表明,该方法能够对金属表面缺陷进行准确的检测。结论所设计的方法能对金属表面缺陷进行检测,并且检测精度也优于当前其他金属表面缺陷检测方法。     

基于优化Gabor滤波器的铸坏表面缺陷检测应用研究

目的提高金属铸坯表面缺陷检测精度。方法由于金属铸坯表面上存在鱼鳞状构造,其亮度和背景区域纹理特征不一致,而且有缺陷和无缺陷的区域的灰度值极其相似,使得缺陷非常难以准确检测出来。为解决上述问题,以便更有效地检测表面缺陷,通过详细分析金属铸坯表面缺陷特征,将该类零件表面缺陷分为两种类型,提出一种基于优化Gabor滤波器的金属表面缺陷检测算法,该算法通过设计两种评价函数,利用评价函数最大限度地提高无缺陷和缺陷区域之间的能量差,以选取Gabor滤波器四个最佳参数,同时使用双阈值滤波方法,以减少由于噪声和伪缺陷引起的测量误差。结果利用3种滤波算法对四十幅带有缺陷的图像进行试验,实验表明该算法在角部裂纹、细裂纹和伪裂纹检测精度分别达到92.50%、92.50%和95.50%。结论 Opt-Gabor算法能根据已分类的两种不同类型的裂纹较为准确地检测出铸坏表面缺陷,在测量精度上略优于其他几种算法。     

图像分维对腐蚀坑分布特征的表征

采用图像分维探讨了腐蚀图像特征与表面腐蚀坑分布特征的关系.统计碳钢土壤腐蚀试片表面测量数据表明,蚀坑直径和深度分布在一定尺度范围内遵循幂函数方程,即蚀坑直径或深度与相应出现概率(个数)在双对数坐标存在线性区,其线性区斜率代表坑直径或深度的分布分维,反映腐蚀表面的粗糙程度.同时,根据盒计数法原理提出计算图像二维和三维分维的方法.大量实验数据证实,腐蚀图像二维和三维分维分别与坑直径和坑深度分布分维线性相关,并在数值上近似相等.这为根据腐蚀图像特征确定腐蚀表面坑分布规律提供了简便快捷的方法.     

Investigation into eddy current pulsed thermography for rolling contact fatigue detection and characterization

This paper reports on the use of eddy current pulsed thermography (ECPT) for detection and characterization of rolling contact fatigue (RCF). Detection mechanisms with eddy currents and heat propagation effects were discussed with RCF modeled as a simple angled defect. Two different angled defects were studied through numerical simulations and experimentally by using uniform magnetic field (UMF) excited by Helmholtz coils. Finally, a rail sample with RCF defects was inspected using UMF excitation. It is shown that ECPT with UMF excitation provides an efficient and robust method to detect angled defects, compared with nonuniform magnetic field (NUMF) excitation.     

磁场对Q235钢微生物腐蚀行为的影响

采用腐蚀失重法、电化学测量技术和表面分析技术研究硫酸盐还原菌 (SRB) 在外加磁场下对Q235钢的腐蚀行为。结果表明,磁场条件下SRB对Q235钢的腐蚀作用较无磁场条件下减轻,其阻抗值先减小后增大,而无磁场条件下的阻抗值先增大后减小,说明磁场条件下试样表面的生物膜形成滞后。SEM的分析结果显示,磁场条件下Q235钢表面的生物膜均匀致密,并且紧密地黏附在金属表面。清除腐蚀产物后,无磁场条件下的基体表面呈现较多腐蚀孔和腐蚀裂缝,而有磁场条件下的基体表面则相对平整,说明磁场能有效地抑制SRB对Q235钢的腐蚀。     

高温高压氯离子环境对螺杆钻具硬铬镀层腐蚀行为的影响

目的研究螺杆钻具表面硬铬镀层在高温高压氯离子环境下的腐蚀行为。方法利用高温高压反应釜模拟螺杆钻具的井下环境,对螺杆钻具表面硬铬镀层进行腐蚀和检测,通过正交实验法研究温度、压力和氯离子浓度对硬铬镀层腐蚀状态的影响。采用动电位扫描、腐蚀失重法,研究硬铬镀层的电化学参数及腐蚀特征。通过扫描电镜(SEM)和能谱(EDS),分析镀层腐蚀后的微观形貌和表面成分的变化。结果影响硬铬镀层腐蚀速率的最大因素是氯离子浓度,其次是温度,再次是压力。年腐蚀深度最严重为0.8925 mm/a,最大的腐蚀速率为1.9026 g/(m~2·h)。腐蚀速率随着氯离子浓度的升高而降低,随着温度和压力的升高而升高。结论推断在温度180℃、压力15 MPa和Na Cl质量浓度30 g/L的条件附近,硬铬镀层腐蚀最严重。氯离子是影响镀铬层腐蚀速率的主要因素,因为氯离子优先在敏感位置(钝化膜的薄弱点处,如裂纹)引发孔蚀核。在闭塞腐蚀电池催化作用下,镀层表面不断形成孔蚀,裂纹被加宽,最终导致少部分区域镀层剥落,影响镀层整体保护性能。     

基于镀锡银钎料钎焊304不锈钢接头的腐蚀行为

为揭示304不锈钢钎焊接头的腐蚀行为,以BAg50CuZn钎料为基材,采用电镀扩散工艺制备AgCuZnSn钎料,对304不锈钢进行感应钎焊,在60 ℃,3.5% NaCl溶液中评价不锈钢接头的局部腐蚀性,借助扫描电镜对其腐蚀形貌进行分析. 结果表明,经NaCl溶液腐蚀后,钎缝与不锈钢界面出现较长的腐蚀沟;304不锈钢表面腐蚀较严重,存在大范围坑洞、裂纹等缺欠,而钎缝区几乎无腐蚀缺欠,优先被腐蚀的是富铜相. 随着腐蚀时间延长,钎缝和304不锈钢的腐蚀速率均呈现先升高后降低的趋势,钎缝腐蚀速率略低于母材;腐蚀2.5 h后,钎缝区和304不锈钢的平均腐蚀速率分别为0.098和0.104 g/(m2·h).     

湿蒸汽发生器辐射段弯头腐蚀原因分析

对壁厚明显减薄的湿蒸汽发生器辐射段弯头进行了现场取样及腐蚀原因分析.结果表明，其材质符合要求;造成腐蚀的原因是辐射弯头遭受汽水腐蚀、氧腐蚀、氯离子腐蚀，使蚀坑底部形成了酸性环境；腐蚀产物覆盖下的内壁表面管材基体形成由内向外的微裂纹，沿晶开裂，呈现氢腐蚀特征；向火面温度高，腐蚀严重；三相微粒流造成已形成的腐蚀膜剥离，并使因氢蚀后形成晶界裂纹失去联系的晶粒与金属分离；如此反复作用使炉管内壁材料被除去，炉管迅速减薄.     

镁基牺牲阳极腐蚀行为研究

采用静态失重法、动电位扫描法和交流阻抗法研究了高纯镁和AZ31合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为.结果表明：高纯镁在3.5%的NaCl溶液中的平均腐蚀速率要小于AZ31合金，腐蚀后在高纯镁表面形成了一层氧化膜，阻碍进一步腐蚀，而由于第二相与基体发生电化学反应的AZ31合金腐蚀过程继续维持.用SEM观察两者的腐蚀形貌发现，AZ31合金整个表面都被剧烈的腐蚀；而高纯镁表面腐蚀均匀，且腐蚀程度较浅.      

基于FSM无损检测的金属管道均匀腐蚀剩余寿命预测

目的预测均匀腐蚀下金属管道的剩余寿命。方法研究API579中对金属管道剩余寿命预测的方法,具体分析方法中存在的缺陷。采用场指纹法(FSM)对直径为750 mm、壁厚为10 mm的金属管道的腐蚀情况进行实时检测。检测时随机选择15个不同的位置,每隔3个月检测一次,通过检测各个位置电极对之间电压值的变化量计算出管壁厚度的变化值。结果根据对实验数据的分析,随着时间推移,金属管道壁厚值逐渐减小,且减小的速率越来越快。腐蚀速率与运输介质、含氧量、金属管道材料、运输介质中的杂质有着密切关系,全面分析实验数据可以得到金属管道腐蚀速率的规律。加入腐蚀速率影响因素的影响因子K,运用数理统计的方法探索性地提出了一种均匀腐蚀下金属管道剩余寿命Rlife预测的数学模型。结论在工程实际中,可以运用数理统计的方法对大量实时数据及运行过程中已经记录的数据进行分析,从而找到金属管道在特定环境下的腐蚀规律,再通过该数学模型可对均匀腐蚀的金属管道进行寿命预测。     

铝钢电磁脉冲焊接接头中性盐雾腐蚀行为

为了获得铝钢电磁脉冲焊接接头中性盐雾介质的腐蚀过程及机理,对5%NaCl腐蚀后的焊接接头进行拉剪试验,并采用带能谱的扫描电子显微镜进行断口微观形貌分析.结果表明,铝钢电磁脉冲焊接接头中性盐雾腐蚀3天后的抗剪强度由原态74 MPa降为33 MPa,为原态的44.6%,腐蚀周期7天时,焊缝完全失效;在焊缝外围,粒子流击碎铝板表面氧化物生成粒状腐蚀物NaAlO₂,焊缝上FeAl₃破碎,露出铝被快速腐蚀为Al(OH)₃;在铝板表面撞击产生凹坑和嵌入钢板表面片状铝的位置最先被腐蚀,NaCl液体堆积并在表层金属下流动腐蚀,且沿着腐蚀坑互连方向扩展,再向焊缝存在FeAl₃相的连接区延伸;当氧化膜或焊缝被NaCl介质腐蚀抬起且破碎后,向着铝基体深层腐蚀,形成多而深的沟壑或凹坑,这成为接头快速失效的主要腐蚀机理.     

表面封闭法对铝阴极耐腐蚀性的影响

目的提高锌电积中铝阴极表面耐腐蚀性能,从而延长其使用寿命,降低生产成本。方法对铝阴极采用不同的表面处理工艺,对耐腐蚀处理后的铝阴极进行了铜加速乙酸盐雾试验、电液腐蚀失重试验和工业扩大化试验研究,考察其耐腐蚀性能。结果在经历120 h盐雾腐蚀后,溶胶-硬脂酸封闭试样仅9.5%的表面被腐蚀,沸水封闭、铈盐封闭试样表面分别有50%与27%左右的面积遭到腐蚀破坏,出现腐蚀孔与腐蚀裂纹,而未经处理的普通铝板表面则已完全被腐蚀破坏。在电解液腐蚀失重试验中腐蚀32 min后,溶胶-硬脂酸封闭试样的单位面积失重达到0.4 mg/cm~2,沸水封闭、铈盐封闭试样的单位面积失重较为相近,均在0.9 mg/cm~2左右,普通铝板的单位面积失重高达1.3 mg/cm~2。工业扩大化试验中,溶胶-硬脂酸封闭后的铝阴极在锌电积生产40 d期间失重约为1.8%且其电流效率保持在91%左右,而普通铝阴极失重则达7.7%。使用90 d后,溶胶-硬脂酸封闭的铝阴极板还能正常使用,而普通铝阴极由于腐蚀破坏需要更换。结论采用沸水封闭、铈盐封闭和溶胶-硬脂酸封闭处理后的铝阴极板耐腐蚀性能均有相应提高,其中以溶胶-硬脂酸封闭工艺最佳。可见表面封闭法对于提高铝阴极耐蚀性延长使用寿命起到了较好作用,同时也保持了较高的电流效率。     

Mg-14Li-1Al-0.1Ce合金在NaCl溶液中的腐蚀行为

采用电化学方法研究了Mg-14Li-1Al-0.1Ce合金在NaCl溶液中的腐蚀行为,采用扫描电镜观察腐蚀后的表面形貌,用失重法测试腐蚀速率,用X射线衍射(XRD)分析了腐蚀层和溶液中腐蚀颗粒的组成。结果表明,Mg-Li-Al-Ce合金的腐蚀速率随溶液Cl-浓度增大而增大,由失重法所得到的腐蚀速率远大于由腐蚀电流密度(Jcorr)计算所得的腐蚀速率。扫描电镜(SEM)观察表明,合金表面随溶液Cl-浓度增加而破坏严重。腐蚀产物层没有保护作用,在腐蚀产物下有明显的蚀坑和裂纹。XRD表明腐蚀产物层和溶液中腐蚀颗粒由Mg(OH)2、Li0.92Mg4.08和Li3Mg7组成。     

基于有限元理论的飞机蒙皮搭接结构腐蚀红外检测建模分析

飞机蒙皮搭接结构的腐蚀问题直接危害飞机的使用寿命和结构强度,制约飞行安全。由于腐蚀发生位置隐蔽性高,常规无损检测的检测效果不理想。利用有限元分析方法,使用AN-SYS软件模拟检测环境,通过建立飞机蒙皮搭接结构模型,计算模型表面温度场分布。重点从腐蚀面积、腐蚀深度、表面划伤等问题对红外检测技术的可行性进行了分析,为其对蒙皮搭接结构检测的应用提供了理论依据。