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洞见博客

配备可用于游艇维修和调查的超声探伤仪,为您的旅途保驾护航

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采用超声检测技术对船舶进行检测

在船舶行业中,超声检测(UT)可以无损方式探测到船只、游艇和其他海洋船舶的缺陷。常规UT检测有助于确保海运船舶符合监管要求和法律,以保障船员、乘客和货物的安全。

marineSOLUTIONS是一家主要以超声检测方式对游艇进行检测的国际游艇验船公司。

对新、旧海洋船舶进行检测

marineSOLUTIONS在东地中海地区提供游艇的验船、咨询和管理服务。该公司位于土耳其Turgutreis的Bodrum半岛,其主要工作是对新、旧海船进行检测,以验证海船的状况和价值,并确定和评估海船的损坏情况。验船工作可以为保险商提供详细的检测信息,以确定事故是否在承保范围之内,也可以为法律办公室提供详实的证据,以做好对船舶提出索赔的充分准备。

MarineSOLUTIONS验船团队

Cem Baykent的照片

他们的验船工作包括使用EPOCH 650探伤仪对船舶进行超声检测。使用超声技术检测的船舶材料包括:

  • 由复合材料制成的船体和桅杆
  • 船板和船舶的其他部件
  • 焊缝

我们采访了材料科学工程师兼MarineSOLUTIONS的验船师Cem Baykent,了解了有关船舶行业超声检测的更多信息。

Cem Baykent

船舶检测和维护的挑战

国际船级社协会(IACS)提供了促进船舶和海上装置的安全、监管、合规和维护的系统。每个船级社都制定了技术标准规则。

尽管有这些标准,无损检测(NDT)在船舶行业中并不像在航空航天行业中那样要强制执行。此外,如果某个国际船级社(IACS)成员未对游艇或游船进行分类,则无需包括检测文件。由于游艇制造商大多具有工匠背景,许多建造技能并没有得到标准化。

大多数游艇在建造时也没有想到需进行检测。游艇的内部通常布满了衬里、设备、箱罐、线路和机械装置。这种设计可防止从游艇内部接触到船体外壳及其加固部位。因此,通常只有在强烈怀疑存在缺陷或损坏的情况下,才会对游艇进行拆卸。

船舶材料也为检测增加了挑战性。为了减轻重量,许多现代船只都由将纤维和树脂基质结合在一起的复合材料制成。纤维可以随机排列,然后压平成薄片(称为短切原丝毡)或编织成织物。 纤维材料通常是玻璃、芳纶或碳;基体材料通常是聚合物,例如聚酯、乙烯基酯或环氧树脂。

由于纤维增强复合材料普遍用于船舶制造,而且船舶设计和材料的安全裕度不断降低(例如现代游艇的船体更薄),因此对材料进行表征和发现缺陷的需求也与日俱增。

复合材料中的缺陷

复合纤维层中的分层、瑕疵和缺陷

复合材料结构中隐藏的内部瑕疵和缺陷可能有多种来源:制造异常、施加的应力、弱点、事故或维修不当。瑕疵和缺陷会严重影响船舶结构的完整性。

MarineSOLUTIONS的检测人员通过无损超声检测来准确地定位和定量船只、游艇和其他海洋船舶中的缺陷、裂缝、孔隙、分层及其他缺陷。

了解超声检测在船舶工业中发挥的作用

简而言之,超声检测使用高频声能进行检查和测量。超声检测可用于探测和评估缺陷、进行尺寸测量和材料表征等工作。

超声探伤仪使用可以产生声波的探头,并对声波离开探头,穿过被测材料,从反射体返回,并回到探头所用的时间进行测量。

无损超声检测

探头产生的声波脉冲在被测样件中传播,并从材料内侧或底面反射回来。

超声探伤仪可用于定位和定量各种材料和焊缝中的不连续性,例如:裂纹、孔隙、多孔性和脱粘等。几乎可以对任何工程材料进行缺陷检测。大多数检测涉及到钢和其他结构金属,不过,探伤仪也可以对塑料、复合材料、玻璃纤维及陶瓷成功进行检测。

探伤仪还可以相对准确地测量材料的厚度,不过,其设计目的并不是精密厚度测量。要了解更多信息,请参阅我们的超声缺陷探测辅导

无损检测技术(如探伤仪)是一种可在不造成任何损坏的情况下确定船舶部件或结构的完整性,并发现缺陷的有效方法。由于无损检测不会对材料造成损伤、施加应力或毁坏材料,因此在检测船舶的结构和部件时,可以节省时间和成本。

无损检测可在船舶建造过程中、交付前、采购前、例行验船、损伤检测或作为维修后检测的一部分进行。在商用船舶行业中,会定期对钢制和铝制船舶进行超声无损检测,以探测并量化腐蚀情况。同样,超声无损检测也可用于测量复合材料结构的厚度和完整性。

检测金属材料中的结构焊缝是船舶工业中常见的超声无损检测应用。焊缝中的缺陷类型包括裂纹、未融合、未焊透、多孔性和夹渣。所有这些缺陷都可以通过超声检测方式探测。

将UT(超声检测)与NDT(无损检测)技术结合起来进行船舶检测

如果在船舶制造阶段没有NDT检测计划,通常就没有非商业船舶和游艇制造的参考标准。这就使得超声检测工作更具挑战性。

要迎接这些挑战,marineSOLUTIONS的检测人员必须运用他们的知识和经验。考虑到这一点,marineSOLUTIONS建立了一个小型实验室,以检测从多种复合材料类型到不同金属的不同船舶材料。

对船舶的复合材料进行超声检测

Cem Baykent正在使用EPOCH 650探伤仪和M2008探头 对船舶的复合材料进行检测。

"在无损检测领域对复合材料进行超声检测仍然是一种鲜为人知、尚未开发的小众应用,因为没有任何法规或标准来指导人们如何和何时进行这种应用。因此,marineSOLUTIONS在很大程度上建立了自己的程序,并通过工程人员传授无损检测专业知识,”Cem说。

除了复合材料外,海洋船舶通常由铝或钢制成。几乎任何由金属制成的东西都会受到腐蚀,特别是在海洋环境中。

Cem指出,尽管船体完整性受损是一种主要的安全风险,但忽视金属船体检测的情况却出奇的普遍。简单地说,船体是部分浸在海里的船舶的外部结构外壳。它保护船上的货物、机械设备和住宿区免受天气、洪水和结构损坏的影响。

正在使用一台超声探伤仪对超级游艇的船体进行检测

Cem Baykent正在使用EPOCH 650超声探伤仪对一艘海船的船体进行检测

船舶定期会被吊上岸,从外部接受船板检测,即使只是进行目视检测和敲击检测。然而,游艇船体外部的填料、涂层和油漆层可能会使目视检测变得颇具挑战性。

除此之外,目视检测的洞察能力有限。腐蚀往往从内部开始,并逐步蔓延。只有在大部分材料因腐蚀而废掉后,才能通过常规方法从外部发现内部的损坏。

内部腐蚀主要发生在舱底检测时几乎无法观察到的区域。下到舱底进行目视检测常常会因箱罐、机械设备,及其他部件和结构的阻挡而受到限制。 腐蚀情况如果未被发现或不加处理,会削弱船板,导致危险的泄漏,并最终导致结构故障。 为了提高安全性并降低成本,必须要对船板进行定期检测。

在游艇验船中值得信赖的超声探伤仪

MarineSolutions不仅拥有一支经验丰富的团队,还拥有各种设备和标准样件,可以满足用户的各种要求。EPOCH 650探伤仪因为性能出色、使用方便,而脱颖成为设备中的中坚力量,深受团队信赖。

用于船舶检测的相控阵探伤仪

奥林巴斯EPOCH 650超声探伤仪

以下介绍marineSOLUTIONS公司使用这款探伤仪的三种方式。

1. 对复合材料制成的船体和桅杆进行超声检测

在检测复合材料船舶结构和材料时,marineSOLUTIONS将EPOCH 650探伤仪与奥林巴斯M2008延迟块探头 (0.5 MHz,直径1英寸)配套使用。这款探头非常适合检测高衰减性复合材料结构。

“游艇的复合材料具有各向异性,从而使得检测更具挑战性。您可以使用M2008探头了解到各向异性材料的更多信息,”Cem解释道。“M2008非常强大,可使声波穿过厚厚的纤维增强聚合物(FRP)复合材料。这款探头不仅效力神奇,所提供结果也简单易懂。我们曾尝试使用其他知名公司为相同目的而设计的探头,但是都没有获得与M2008探头接近的结果。”

在检测复合材料时,超声检测可用于检测:

  • 层压板厚度的均匀性
  • 是否存在分层缺陷,并确定分层缺陷的类型
  • 是否存在孔隙和/或多孔性
  • 层压板的质量和粘接情况,以及修补部位的完整性
  • 层压板中的夹杂物和异物

对复合材料船舶和桅杆进行超声检测有许多优势,包括:

  • 从单侧接触被测部位,即可完成检测
  • 使用便携式设备,可在边远地区和高空中进行检测
  • 几乎无需或只进行少量的表面处理
  • 可非常准确地定位隐藏异常情况的准确位置,并确定其主要特征,如深度、大小和形状
  • 提供即时结果和数据
由复合材料制成的船体和桅杆

Cem Baykent使用EPOCH 650探伤仪对复合材料船舶和桅杆进行超声检测

2. 利用超声检测技术对船板进行腐蚀测量

marineSOLUTIONS公司使用EPOCH 650探伤仪的另一种方法是测量船板的腐蚀情况。

Cem解释说:“船体和桅杆损坏相当普遍,超声检测使我们有办法确定损坏的空间范围。检测结果会使所有相关人员紧张的心情放松下来,并为我们估算维修成本提供了宝贵信息。 两者都是宝贵的优势。”

金属板的厚度可以使用超声测厚仪在无需去除填料、油漆层或其他涂层的情况下进行无损评估。值得注意的是,在测量带有点蚀的板材时,测厚仪要通过预设的算法减去最小板材厚度,因而有时会产生误导。

在这种情况下,marineSOLUTIONS会转而使用EPOCH 650探伤仪和DL4R-6X20(4MHz)双晶探头对金属材料进行腐蚀检测。这种仪器可以在屏幕上显示超声回波频谱。根据波形、衰减和相位偏移情况,经验丰富的NDT验船师可以推断出有关板材或结构的大量信息。验船师还必须区分真正的回波、虚假反射和衍射等信号。

带有点蚀的铝制部件

EPOCH 650超声探伤仪在检测一块逐渐出现点蚀的铝制船板时,其屏幕上显示出声谱图。声谱图中明显的双峰(最高峰在左侧)表明存在严重的点蚀。右图中显示的是相关的船板部位,通过目视检测,没有发现任何点蚀迹象。损伤被带有涂层的流线型外表面,以及阻隔了内部的箱罐和其他内部结构隐藏起来。

3. 对焊缝进行超声检测

marineSOLUTIONS也使用EPOCH 650探伤仪和奥林巴斯AM4R-8X9-70角度声束探头对焊缝进行检测。

垂直声束技术可以高效探测到分层缺陷,但是在检测很多普通类型的焊缝时却效果不佳,因为在这些焊缝中,不连续性的方向一般不会与工件表面平行。焊缝几何形状、缺陷方向,以及焊冠或焊道的存在这些因素综合在一起,要求使用以一定角度生成的声束,从焊缝的一侧,对焊缝进行检测。

横波检测,也被称为角度声束检测,是一种主要用于焊缝检测的UT技术。在检测焊缝时,要以选定角度将横波发送到板材中,然后再操控探头对整个焊缝进行扫查。

在一般的检测中,声束会以生成的角度向下传播到被测样件的底面,然后再以相同的角度向上反射。 前后移动探头会使声束扫查到焊缝的整个高度。这种扫查运动可以对整个焊缝体积进行检测,而且可以探测到焊缝的融合线处以及焊缝体积内的不连续性缺陷。

角度声束探头

角度声束探头是一种单晶探头,与楔块一起使用时,可以将折射横波或折射纵波传输到被测工件中。图中显示使用的是45°楔块

超声检测可以探测到以下焊缝中的缺陷:

  • 焊缝区域中的裂纹
  • 焊缝接合处的不连续性和未焊透
  • 焊缝接合处的未熔合
  • 焊缝接合处的多孔性
  • 焊缝接合处的夹渣
  • 变形的区域
  • 焊缝金属的分层

与NDT设备供应商奥林巴斯协同合作

当marineSOLUTIONS决定投资购买超声检测设备时,他们联系了多家NDT设备供应商。奥林巴斯因其产品质量上乘、人员知识丰富而脱颖而出。

Cem提到了过去的一次验船经历:他使用EPOCH 650探伤仪发现了碳复合材料桅杆中的分层缺陷。Cem将缺陷情况汇报给客户,船主基于marineSOLUTIONS和奥林巴斯的声望,决定对游艇部件进行破坏性检测。对碳桅杆进行破坏性检测会使桅杆无法修复,也无法再使用。

Cem说:“虽然是船主做出的决定,但是目睹一个高价值的碳桅杆因为我们的发现而经受破坏性检测,还是压力很大。尽管如此,我们仍然对自己的专业知识和奥林巴斯设备的可靠性充满信心。”。

检测结果是在我们报告的确切位置发现了缺陷,经过进一步检测后,还发现了一个制造缺陷。此次验船导致制造商为游艇更换了价值约为25万美元的整个桅杆。

游艇桅杆的分层缺陷游艇桅杆的分层缺陷游艇桅杆的分层缺陷

桅杆被截断并用砂纸打磨后,露出一个缺陷。这个缺陷首先由EPOCH 650探伤仪发现。

marineSOLUTIONS将会继续投资购买奥林巴斯的产品。“我们从未对产品的现场支持和可靠性感到过失望,”Cem说。

Cem补充道:“奥林巴斯超声检测设备可以提供无可置疑、准确可靠的结果。在超声无损检测领域,奥林巴斯是一个口碑良好、久负盛名的品牌。在世界各地多个国家,我们的客户曾将我们提供的超声检测结果提交给法院,并取得了可复制的成功。”

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市场专员, 便携无损检测设备

Betsy has a technical sales and content marketing background. She joined Olympus in 2020 and works with Olympus’ portable nondestructive testing (NDT) portfolio of ultrasonic thickness gauges, flaw detectors, and their solutions. She holds a Bachelor of Science degree and a Master's degree from Iowa State University of Science and Technology.

八月 10, 2021
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