[发明专利]探测系统和探测外部保护层下的锈蚀的方法

说明书

技术领域

本发明广义地涉及探测系统，并特别(但不限于)适用于运作以评估外部保护层或涂层下的锈蚀程度的探测器(和探测系统方法论)，保护层或涂层例如为油漆、绝缘层、防火覆层或防锈蚀保护涂层，其施加在表面上，例如管或墙壁上。

背景技术

探测和辨识基质中的结构异常和瑕疵(包括裂纹和裂缝、穿透、孔隙度的变异、锈蚀、解体和脱层)对于品质控制、预防性维护和特别是安全方面的考虑是重要的。在本文的范围中，基质可限定管、板或框架的结构并可由各种已知的物料造成，包括金属或复合材料。就位后，从这些基质形成的机械结构即承受着各种环境和/或对该基质内或外施加的不同压力。例如，一般的负重可产生弯曲的力矩，其在基质中产生应力。再者，这些环境可以是化学上为腐蚀性或者机械上为磨蚀性的。

就负面效果而言，如果我们考虑化工厂中的管或者横跨沙漠的输油管道，则这样的管的破裂会导致整个系统关闭并影响环境和安全。更具体而言，漏出的液体(例如油)必须被安全地清理和弃置，而于管中运行的液体的高速高压泄漏可导致管破碎，并因此从管的破碎基质产生高速弹射物。因此，定期维护或具预测性的维护是必须的。

很多飞机的机体现于关键构件上(如机翼、副翼上)采用复合材料。若其结构完整性维持完好，这些物料是极强韧的，但任何裂纹或脱层皆可导致其快速丧失刚性并可引致灾难性失效。因此，用于适航性评估的定期机体检查对于飞机的大量面积皆是必须的，而其中为机体提供刚性的基质一般都被漆料覆盖，其阻挡了直接的检视。

一旦设在现场后，用于评估的成本和进行评估所需的时间皆增加，原因简单地就是物理上难以访及被调查的部件。换句话说，简单地因为访及受限制，而令视察或机械性检查困难。

再者，被调查的基质常常是被保护涂层或绝缘层覆盖，其(一般)是于最终生产点或于实地组装后施加的。任何覆盖物皆阻碍直接目视评估，而任何覆盖物或涂层过往皆导致需要使用昂贵和精确放置的评测器材。因此，主动维护具有相对高的成本，因为对绝缘层下锈蚀(“CUI”)或漆料下锈蚀(“CUP”)或涂层下锈蚀(“CUC”)的评估须求主动地将绝缘物料或漆料揭开甚至直接去除以进行对基质的目视或其它量化的检查，及后又必须妥善、牢固地重新施加新的保护涂层或保护层。因此去除和重新施加任何涂层或层具有一定的成本，而任何去除的过程又带来损坏基质的可能性。其实也可以发生的情况是，去除了保护涂层和保护层露出的管是处于合格的、机械上稳定的状态的。在这情况下，用于评测该基质以检出磨损或锈蚀的迹象的成本本来是可避免的，因为本来也不需要进行任何补救行动。

作为保护涂层的例子，是一高效能的环氧树脂膨胀型防火涂层系统，其被施加至钢、铝及其它基质以保护这些基质免受烃的池式和喷射式火灾影响。很多商业保险商皆推荐其主要拟用于高风险环境，例如石油、天然气、石油化工和发电工业以及航运上。是另一型的绝缘/保护性覆盖物(见http://www.industry.foamglas.com/__/frontend/handler/document.php？id＝303&type＝42)。

GB-A-2398946(QinetiQ)描述了使用微波雷达探测表面的间断，特别是用于火车路轨的表面。其提供了毫米波长的雷达系统，以向被测试的表面发射毫米波长幅射的短促脉冲。如果该表面没有瑕疵或缺陷，大部分所发射的幅射便往预期中的方向被反射。其提供了至少一个接收天线以探测有没有任何所发射的幅射被表面的缺陷散射往预期反射方向以外的方向。发射天线亦可作为接收天线操作，即单基雷达，但具分别的发射天线和接收天线的双基设置是优选的。可使用多于一个接收天线以从不同角度检查路轨，以提供增加的灵敏度，并帮助确定缺陷的类别。所散射的幅射的偏振(polarization)属性可用于提供关于缺陷类别的资讯。另一接收天线可额外地或替代地被提供于预期的反射方向中，以在有缺陷时探测出所接收的讯号功率减弱。

US2005/0098728-Alfano提供了用于非破坏性地探测涂了涂层的表面下的物料的异常的系统和方法。太赫兹(THz)的照明单元照明涂了涂层的表面的区域。探测单元探测从涂了涂层的表面中被照明的区域反射的光线，而处理单元从探测单元所接收的光学特征将涂了涂层的表面中被照明的区域显像化。因此，Alfano提出，大部分保护性的漆料和涂层于这些波长中是透明的，所以可穿过漆料或多种其它保护性的涂层探测到锈蚀(意指其可于某些波长中被照明从而被观察到)。