在船舶行業(yè)中，超聲檢測（UT）可以無損方式探測到船只、游艇和其他海洋船舶的缺陷。常規(guī)UT檢測有助于確保海運船舶符合監(jiān)管要求和法律，以保障船員、乘客和貨物的安全。
marineSOLUTIONS是一家主要以超聲檢測方式對游艇進行檢測的國際游艇驗船公司。
對新、舊海洋船舶進行檢測
marineSOLUTIONS在東地中海地區(qū)提供游艇的驗船、咨詢和管理服務(wù)。該公司位于土耳其Turgutreis的Bodrum半島，其主要工作是對新、舊海船進行檢測，以驗證海船的狀況和價值，并確定和評估海船的損壞情況。驗船工作可以為保險商提供詳細的檢測信息，以確定事故是否在承保范圍之內(nèi)，也可以為法律辦公室提供詳實的證據(jù)，以做好對船舶提出索賠的充分準備。
他們的驗船工作包括使用EPOCH 650探傷儀對船舶進行超聲檢測。使用超聲技術(shù)檢測的船舶材料包括：
由復(fù)合材料制成的船體和桅桿
船板和船舶的其他部件
焊縫
我們采訪了材料科學(xué)工程師兼MarineSOLUTIONS的驗船師Cem Baykent，了解了有關(guān)船舶行業(yè)超聲檢測的更多信息。
船舶檢測和維護的挑戰(zhàn)
國際船級社協(xié)會（IACS）提供了促進船舶和海上裝置的安全、監(jiān)管、合規(guī)和維護的系統(tǒng)。每個船級社都制定了技術(shù)標準規(guī)則。
盡管有這些標準，無損檢測（NDT）在船舶行業(yè)中并不像在航空航天行業(yè)中那樣要強制執(zhí)行。此外，如果某個國際船級社（IACS）成員未對游艇或游船進行分類，則無需包括檢測文件。由于游艇制造商大多具有工匠背景，許多建造技能并沒有得到標準化。
大多數(shù)游艇在建造時也沒有想到需進行檢測。游艇的內(nèi)部通常布滿了襯里、設(shè)備、箱罐、線路和機械裝置。這種設(shè)計可防止從游艇內(nèi)部接觸到船體外殼及其加固部位。因此，通常只有在強烈懷疑存在缺陷或損壞的情況下，才會對游艇進行拆卸。
船舶材料也為檢測增加了挑戰(zhàn)性。為了減輕重量，許多現(xiàn)代船只都由將纖維和樹脂基質(zhì)結(jié)合在一起的復(fù)合材料制成。纖維可以隨機排列，然后壓平成薄片（稱為短切原絲氈）或編織成織物。纖維材料通常是玻璃、芳綸或碳；基體材料通常是聚合物，例如聚酯、乙烯基酯或環(huán)氧樹脂。
由于纖維增強復(fù)合材料普遍用于船舶制造，而且船舶設(shè)計和材料的安全裕度不斷降低（例如現(xiàn)代游艇的船體更?。虼藢Σ牧线M行表征和發(fā)現(xiàn)缺陷的需求也與日俱增。
復(fù)合纖維層中的分層、瑕疵和缺陷
復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中隱藏的內(nèi)部瑕疵和缺陷可能有多種來源：制造異常、施加的應(yīng)力、弱點、事故或維修不當。瑕疵和缺陷會嚴重影響船舶結(jié)構(gòu)的完整性。
MarineSOLUTIONS的檢測人員通過無損超聲檢測來準確地定位和定量船只、游艇和其他海洋船舶中的缺陷、裂縫、孔隙、分層及其他缺陷。
了解超聲檢測在船舶工業(yè)中發(fā)揮的作用
簡而言之，超聲檢測使用高頻聲能進行檢查和測量。超聲檢測可用于探測和評估缺陷、進行尺寸測量和材料表征等工作。超聲探傷儀使用可以產(chǎn)生聲波的探頭，并對聲波離開探頭，穿過被測材料，從反射體返回，并回到探頭所用的時間進行測量。
探頭產(chǎn)生的聲波脈沖在被測樣件中傳播，并從材料內(nèi)側(cè)或底面反射回來。
超聲探傷儀可用于定位和定量各種材料和焊縫中的不連續(xù)性，例如：裂紋、孔隙、多孔性和脫粘等。幾乎可以對任何工程材料進行缺陷檢測。大多數(shù)檢測涉及到鋼和其他結(jié)構(gòu)金屬，不過，探傷儀也可以對塑料、復(fù)合材料、玻璃纖維及陶瓷成功進行檢測。
探傷儀還可以相對準確地測量材料的厚度，不過，其設(shè)計目的并不是精密厚度測量。要了解更多信息，請參閱我們的超聲缺陷探測輔導(dǎo)。無損檢測技術(shù)（如探傷儀）是一種可在不造成任何損壞的情況下確定船舶部件或結(jié)構(gòu)的完整性，并發(fā)現(xiàn)缺陷的有效方法。由于無損檢測不會對材料造成損傷、施加應(yīng)力或毀壞材料，因此在檢測船舶的結(jié)構(gòu)和部件時，可以節(jié)省時間和成本。無損檢測可在船舶建造過程中、交付前、采購前、例行驗船、損傷檢測或作為維修后檢測的一部分進行。在商用船舶行業(yè)中，會定期對鋼制和鋁制船舶進行超聲無損檢測，以探測并量化腐蝕情況。同樣，超聲無損檢測也可用于測量復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的厚度和完整性。
檢測金屬材料中的結(jié)構(gòu)焊縫是船舶工業(yè)中常見的超聲無損檢測應(yīng)用。焊縫中的缺陷類型包括裂紋、未融合、未焊透、多孔性和夾渣。所有這些缺陷都可以通過超聲檢測方式探測。
將UT（超聲檢測）與NDT（無損檢測）技術(shù)結(jié)合起來進行船舶檢測
如果在船舶制造階段沒有NDT檢測計劃，通常就沒有非商業(yè)船舶和游艇制造的參考標準。這就使得超聲檢測工作更具挑戰(zhàn)性。
要迎接這些挑戰(zhàn)，marineSOLUTIONS的檢測人員必須運用他們的知識和經(jīng)驗。考慮到這一點，marineSOLUTIONS建立了一個小型實驗室，以檢測從多種復(fù)合材料類型到不同金屬的不同船舶材料。
Cem Baykent正在使用EPOCH 650探傷儀和M2008探頭 對船舶的復(fù)合材料進行檢測。
"在無損檢測領(lǐng)域?qū)?fù)合材料進行超聲檢測仍然是一種鮮為人知、尚未開發(fā)的小眾應(yīng)用，因為沒有任何法規(guī)或標準來指導(dǎo)人們?nèi)绾魏秃螘r進行這種應(yīng)用。因此，marineSOLUTIONS在很大程度上建立了自己的程序，并通過工程人員傳授無損檢測專業(yè)知識，”Cem說。
除了復(fù)合材料外，海洋船舶通常由鋁或鋼制成。幾乎任何由金屬制成的東西都會受到腐蝕，特別是在海洋環(huán)境中。
Cem指出，盡管船體完整性受損是一種主要的安全風險，但忽視金屬船體檢測的情況卻出奇的普遍。簡單地說，船體是部分浸在海里的船舶的外部結(jié)構(gòu)外殼。它保護船上的貨物、機械設(shè)備和住宿區(qū)免受天氣、洪水和結(jié)構(gòu)損壞的影響。
Cem Baykent正在使用EPOCH 650超聲探傷儀對一艘海船的船體進行檢測
船舶定期會被吊上岸，從外部接受船板檢測，即使只是進行目視檢測和敲擊檢測。然而，游艇船體外部的填料、涂層和油漆層可能會使目視檢測變得頗具挑戰(zhàn)性。
除此之外，目視檢測的洞察能力有限。腐蝕往往從內(nèi)部開始，并逐步蔓延。只有在大部分材料因腐蝕而廢掉后，才能通過常規(guī)方法從外部發(fā)現(xiàn)內(nèi)部的損壞。
內(nèi)部腐蝕主要發(fā)生在艙底檢測時幾乎無法觀察到的區(qū)域。下到艙底進行目視檢測常常會因箱罐、機械設(shè)備，及其他部件和結(jié)構(gòu)的阻擋而受到限制。腐蝕情況如果未被發(fā)現(xiàn)或不加處理，會削弱船板，導(dǎo)致危險的泄漏，并最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)故障。為了提高安全性并降低成本，必須要對船板進行定期檢測。
在游艇驗船中值得信賴的超聲探傷儀
MarineSolutions不僅擁有一支經(jīng)驗豐富的團隊，還擁有各種設(shè)備和標準樣件，可以滿足用戶的各種要求。EPOCH 650探傷儀因為性能出色、使用方便，而脫穎成為設(shè)備中的中堅力量，深受團隊信賴。
奧林巴斯EPOCH 650超聲探傷儀
對復(fù)合材料制成的船體和桅桿進行超聲檢測
在檢測復(fù)合材料船舶結(jié)構(gòu)和材料時，marineSOLUTIONS將EPOCH 650探傷儀與奧林巴斯M2008延遲塊探頭 （0.5 MHz，直徑1英寸）配套使用。這款探頭非常適合檢測高衰減性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。
“游艇的復(fù)合材料具有各向異性，從而使得檢測更具挑戰(zhàn)性。您可以使用M2008探頭了解到各向異性材料的更多信息，”Cem解釋道。“M2008非常強大，可使聲波穿過厚厚的纖維增強聚合物（FRP）復(fù)合材料。這款探頭不僅效力神奇，所提供結(jié)果也簡單易懂。”
在檢測復(fù)合材料時，超聲檢測可用于檢測：
層壓板厚度的均勻性
是否存在分層缺陷，并確定分層缺陷的類型
是否存在孔隙和/或多孔性
層壓板的質(zhì)量和粘接情況，以及修補部位的完整性
層壓板中的夾雜物和異物
對復(fù)合材料船舶和桅桿進行超聲檢測有許多優(yōu)勢，包括：
從單側(cè)接觸被測部位，即可完成檢測
使用便攜式設(shè)備，可在邊遠地區(qū)和高空中進行檢測
幾乎無需或只進行少量的表面處理
可非常準確地定位隱藏異常情況的準確位置，并確定其主要特征，如深度、大小和形狀
提供即時結(jié)果和數(shù)據(jù)
Cem Baykent使用EPOCH 650探傷儀對復(fù)合材料船舶和桅桿進行超聲檢測
利用超聲檢測技術(shù)對船板進行腐蝕測量
marineSOLUTIONS公司使用EPOCH 650探傷儀的另一種方法是測量船板的腐蝕情況。
Cem解釋說：“船體和桅桿損壞相當普遍，超聲檢測使我們有辦法確定損壞的空間范圍。檢測結(jié)果會使所有相關(guān)人員緊張的心情放松下來，并為我們估算維修成本提供了寶貴信息。兩者都是寶貴的優(yōu)勢。”
金屬板的厚度可以使用超聲測厚儀在無需去除填料、油漆層或其他涂層的情況下進行無損評估。值得注意的是，在測量帶有點蝕的板材時，測厚儀要通過預(yù)設(shè)的算法減去最小板材厚度，因而有時會產(chǎn)生誤導(dǎo)。
在這種情況下，marineSOLUTIONS會轉(zhuǎn)而使用EPOCH 650探傷儀和DL4R-6X20（4MHz）雙晶探頭對金屬材料進行腐蝕檢測。這種儀器可以在屏幕上顯示超聲回波頻譜。根據(jù)波形、衰減和相位偏移情況，經(jīng)驗豐富的NDT驗船師可以推斷出有關(guān)板材或結(jié)構(gòu)的大量信息。驗船師還必須區(qū)分真正的回波、虛假反射和衍射等信號。
EPOCH 650超聲探傷儀在檢測一塊逐漸出現(xiàn)點蝕的鋁制船板時，其屏幕上顯示出聲譜圖。聲譜圖中明顯的雙峰（最高峰在左側(cè)）表明存在嚴重的點蝕。右圖中顯示的是相關(guān)的船板部位，通過目視檢測，沒有發(fā)現(xiàn)任何點蝕跡象。損傷被帶有涂層的流線型外表面，以及阻隔了內(nèi)部的箱罐和其他內(nèi)部結(jié)構(gòu)隱藏起來。
對焊縫進行超聲檢測
marineSOLUTIONS也使用EPOCH 650探傷儀和奧林巴斯AM4R-8X9-70角度聲束探頭對焊縫進行檢測。
垂直聲束技術(shù)可以高效探測到分層缺陷，但是在檢測很多普通類型的焊縫時卻效果不佳，因為在這些焊縫中，不連續(xù)性的方向一般不會與工件表面平行。焊縫幾何形狀、缺陷方向，以及焊冠或焊道的存在這些因素綜合在一起，要求使用以一定角度生成的聲束，從焊縫的一側(cè)，對焊縫進行檢測。
橫波檢測，也被稱為角度聲束檢測，是一種主要用于焊縫檢測的UT技術(shù)。在檢測焊縫時，要以選定角度將橫波發(fā)送到板材中，然后再操控探頭對整個焊縫進行掃查。
在一般的檢測中，聲束會以生成的角度向下傳播到被測樣件的底面，然后再以相同的角度向上反射。前后移動探頭會使聲束掃查到焊縫的整個高度。這種掃查運動可以對整個焊縫體積進行檢測，而且可以探測到焊縫的融合線處以及焊縫體積內(nèi)的不連續(xù)性缺陷。
角度聲束探頭是一種單晶探頭，與楔塊一起使用時，可以將折射橫波或折射縱波傳輸?shù)奖粶y工件中。圖中顯示使用的是45°楔塊
超聲檢測可以探測到以下焊縫中的缺陷：
焊縫區(qū)域中的裂紋
焊縫接合處的不連續(xù)性和未焊透
焊縫接合處的未熔合
焊縫接合處的多孔性
焊縫接合處的夾渣
變形的區(qū)域
焊縫金屬的分層
協(xié)同合作的力量
Cem提到了過去的一次驗船經(jīng)歷：他使用EPOCH 650探傷儀發(fā)現(xiàn)了碳復(fù)合材料桅桿中的分層缺陷。Cem將缺陷情況匯報給客戶，船主基于marineSOLUTIONS和奧林巴斯的聲望，決定對游艇部件進行破壞性檢測。對碳桅桿進行破壞性檢測會使桅桿無法修復(fù)，也無法再使用。Cem說：“雖然是船主做出的決定，但是目睹一個高價值的碳桅桿因為我們的發(fā)現(xiàn)而經(jīng)受破壞性檢測，還是壓力很大。盡管如此，我們?nèi)匀粚ψ约旱膶I(yè)知識和奧林巴斯設(shè)備的可靠性充滿信心。”。
檢測結(jié)果是在我們報告的確切位置發(fā)現(xiàn)了缺陷，經(jīng)過進一步檢測后，還發(fā)現(xiàn)了一個制造缺陷。此次驗船導(dǎo)致制造商為游艇更換了價值約為25萬美元的整個桅桿。
桅桿被截斷并用砂紙打磨后，露出一個缺陷。這個缺陷首先由EPOCH 650探傷儀發(fā)現(xiàn)。
marineSOLUTIONS將會繼續(xù)投資購買奧林巴斯的產(chǎn)品。“我們從未對產(chǎn)品的現(xiàn)場支持和可靠性感到過失望，”Cem說。
Cem補充道：“在超聲無損檢測領(lǐng)域，奧林巴斯是一個口碑良好、久負盛名的品牌。在各地多個國家，我們的客戶曾將我們提供的超聲檢測結(jié)果提交給法院，并取得了可復(fù)制的成功。”
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