无人机空中检查-厚度测量指南：最 佳方法和工具

每个状态监测程序的目标都是确保资产的完整性、使用寿命和可靠性能。厚度测量是一种常见的无损检测 (NDT)方法，用于评估储罐、压力容器和水泥筒仓等静态资产的机械完整性。

了解如何选择最 佳的厚度测量方法以及在每种情况下应使用哪种厚度计。

厚度测量有助于确保资产完整性

厚度损失可能表明存在多种问题。例如，承重结构中金属厚度的减少会导致机械强度的损失和结构故障风险的增加。然而，这在工业环境中也是不可避免的。 

例如，暴露于碳酸氢钠 (NaHCO3) 和氯化钠 (NaCl)会加速低碳钢的厚度损失和腐蚀扩散。然而，这两种化合物通常用于化工和石油天然气工业。同样，酸雨会降低建筑中常用的 Q235 钢的厚度。

厚度监测有助于在早期阶段发现变薄、腐蚀和裂纹等棘手问题，并及时安排干预措施。厚度测量读数数据库还有助于根据安全操作所需的最小厚度水平更好地跟踪资产的剩余寿命。 

这就是为什么众多法规要求定期测量厚度。 

•  ·API 650规定了储罐外壳、底部和顶部的最小厚度标准。 

•  ·BS EN 14015涵盖钢制储罐的设计、制造、安装和检验要求。 

•  ·API 570概述了检查、修理、改造和重新评估在役石油和天然气管道系统的要求，强调了壁厚测量对于评估腐蚀的重要性。 

遵守这些标准（和其他适用标准）对于避免事故和处罚至关重要。

厚度测量方法和推荐工具

检查员可以使用各种方法和NDT 工具收集厚度测量值。根据测试材料和资产类型，您可能需要使用 UT 厚度计、脉冲涡流阵列探头或磁力拉拔仪。 

•  ·超声波厚度测量

超声波厚度测量（UTM）主要适用于金属、复合材料、塑料和混凝土结构。 

传感器将高频声波发射到材料中。测量材料远端的波反射，并根据声速计算厚度。

由于其高精度和多功能性，UTM 通常是监测储罐、压力容器、管道、水泥窑和其他易腐蚀、侵蚀或磨损的资产厚度损失的首 选方法。例如，应每年对储罐壁进行超声波厚度测量，以确保合规。 

UTM 工具种类繁多。最“经典”的选择是接触式超声波测厚仪— 这种工具需要使用耦合剂才能实现良好的声波传播。接触式 UT 仪表即使在薄材料中也能提供高精度，分辨率可达微米。然而，它们需要表面处理，并且在粗糙表面上使用起来可能很困难，因为粗糙表面可能会扭曲信号。 

直到最近，接触式超声波测厚仪大多都是手持式的，这使得检查成为一个资源密集型的过程，涉及起重设备和脚手架施工。 

Voliro 正在改变这一现状。我们开发了一款可安装在无人机上的超声波传感器和一款适用于高空接触式作业的检查无人机。标准 UT 探头支持 2-150 毫米（0.08-5.9 英寸）范围内的测量。我们的高温 UT 探头可在 0-260 °C（32-500 °F）的温度下工作，无需在检查前冷却表面。 

两者都是远程控制的，检查人员可以在地面上从各个角度、各个高度收集厚度读数。所有测量数据均可在应用程序中实时查看，以供验证。 

借助 Voliro 技术，化工厂操作员可以在最少的运营中断中完成检查，时间缩短 30%。而一家炼油厂在火炬烟囱检查上 节省了150,000 多美元，否则需要绳索操作和大量停机时间。

电磁声换能器 (EMAT)是第二个关键工具，特别适用于检查脏污、粗糙或涂层导电表面。由于 EMAT 利用电磁场将超声波直接发送到材料中，因此无需进行表面准备。 

缺点是许多 EMAT 系统比传统超声波探头更昂贵。如果您想优化成本，Voliro 的订阅可能是一个不错的选择。它包括访问我们目前所有的无人机有效载荷——UT 探头、EMAT、干膜厚度测量仪和防雷系统测试套件——以及所有即将发布的软件和硬件，包括将于 2024 年晚些时候推出的脉冲涡流 (PEC) 探头。  

干膜厚度测量

干膜厚度测试有助于验证保护涂层、油漆和其他涂饰的正确应用，以防止腐蚀扩散以及化学和环境损害。  

过度涂层或底涂层可能会损害资产的完整性，导致开裂、剥落或过早损坏。通过在应用后立即进行 DFT 测量，您可以避免浪费并减少早期维护的需求。 

现代电子 DFT 测量仪包括两种测量模式： 

•  ·磁感应用于测量铁质基材上非磁性涂层的厚度（如钢上的油漆）。

•  ·涡流模式用于测量非铁基体上的非导电涂层（例如铝上的油漆）。

Elcometer 456和PosiTest DFT 测量仪是此类别中的两种流行工具。它们紧凑而精 确，都具有每分钟 70+ 和 60+ 读数的快速读数模式。然而，缺点是两者都需要在手可及的范围内接触表面。如果您要验证输电塔上尚未完全干燥的新涂层，这可能会有问题。同样，您需要带上起重设备或委托绳索来检查高层或海上结构上的旧涂层。 

Voliro 使用DFT 仪表有效载荷解决了这个问题。借助双磁感应 (F) 和涡流测量模式 (N)，仪表可在 0 至 1.5 毫米 (F) / 0 至 0.7 毫米 (N) 范围内读取读数。有效载荷专为 Voliro T 设计——我们的旗舰检查无人机，具有向任何方向倾斜和交互的能力，使其易于接近、吸尘和扫描各种尺寸和几何形状的资产。 

人工智能交互助手由无人机传感器的实时数据驱动，可确保无人机性能可靠。一个人每天可以检查 10 多个输电塔上的涂层应用，而无需协调停机。 

•  ·涡流厚度测量

除了涂层厚度测量外，涡流检测还可用来测量导电材料的厚度——钢管、不锈钢锅炉管、船体和其他暴露在恶劣操作环境中的资产。 

即使物体表面涂有非导电层（例如绝缘层），涡流厚度计也能测量厚度。这可以检测出常常被误认为是绝缘层下腐蚀（CUI）的物体，这是石油和天然气、石化、发电和其他行业设备常见的问题。在这些行业中，CUI 占管道维护总成本的40% 和 60%。 

涡流厚度测量仪提供高测量精度，通常实时测量，因为导电材料中的涡流几乎是瞬间发生的，而超声波则需要时间传播。这允许在更短的时间内检查大面积区域，而不会影响数据质量。 

ECTM 探头具有多种配置 - 表面探头、铅笔探头、环绕探头和阵列探头 - 以便于测量不同的材料、几何形状和厚度水平。 

涡流阵列探头是工业检测的常用选择，因为它们可以在一次扫描中覆盖更大的表面。由于阵列探头将多个线圈组合成线性或矩阵配置，因此它们提供更简单的扫描模式和更好的检测能力。 

脉冲涡流 (PEC) 探头是另一种较新的交互方式。与以固定频率发送连续或交流电流的传统探头不同，PEC 探头可产生瞬态信号，可深入表面深处并提供更丰富的数据。因此，它们是测量较厚或多层结构的理想选择。 

Eddyfi向市场提供一系列手持式 PEC 探头。Voliro 还将于 2024 年晚些时候推出一款无人机PEC 有效载荷。我们的 PEC 探头专为检测绝缘厚度高达 100 毫米的 CUI 而设计，是与涡流检测设备的先驱 Sixpec 共同开发的。在土耳其 Tupras 炼油厂进行的测试已经证明了其在难以到达的地区数据收集方面的高效率。

•  ·磁性厚度测量

磁性厚度测量是一种可靠的方法，用于检查钢板等固有磁性材料是否存在缺陷和磨损。该技术利用磁性原理确定磁传感器与底层磁性材料之间的距离，从而提供有关涂层厚度的精 确信息。它也经常用于评估桥梁、塔楼、管道和其他资产上的防护涂层，这些涂层经过镀层以耐高温和腐蚀。 

磁性厚度测量工具包括： 

•  ·磁力拉拔仪测量从涂层表面拉动磁铁所需的力，以确定厚度。PosiPen是一款小巧但功能强大的设备，可对极小的部件提供高精度测量。 

•  ·霍尔效应计测量磁场变化以确定磁性和非磁性涂层的厚度。材料的多功能性使霍尔效应计成为制造质量控制和工业缺陷检测的热门选择。奥林巴斯 Magna-Mike 8600是一种用于收集有色金属材料厚度测量的流行工具。 

•  ·磁通漏泄工具通过测量由铁磁材料中的缺陷或变薄引起的漏磁场来检测厚度变化。MFL 扫描仪尺寸较大，可以覆盖较大的表面，并且比小型工具提供更高的读取精度和更深的穿透深度。Eddyfi的Floormap ® X是用于检查罐底的顶 级解决方案。 

结论 

从储罐和压力容器到管道和混凝土结构，定期厚度监测有助于在腐蚀、磨损和地下开裂等问题成为重大运行隐患之前发现它们。 

借助正确的方法和 Voliro 的检查无人机等新仪器，您可以用更少的时间和精力收集高保真数据。我们的目标是在一个平台上为检查人员提供适合每项工作的合适工具。一次订阅包括无人机、所有有效载荷、软件、保险和年度维护。