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如何确保准确的干膜厚度读数

参考的产品。
这篇文章出现在2016年7月的JPCL(《保护性涂层和衬里杂志》)上

手持干膜厚度(DFT)测量仪是应用者和检查人员常用的检查工具。只要稍加注意和维护,机械和电子仪器都可以依靠,提供多年的准确和可靠的服务。

良好的操作从阅读手册开始。所有的仪器都有细微的操作差异。记录手册内的品牌、型号、序列号和购买日期,并强调维护和校准提示。 

1.我可以进行校准吗?

你认识的人很有可能误解了校准和校准间隔这两个术语。他们会惊讶地发现,他们不仅不能校准他们的量具,而且通常也没有年度再认证的要求。

ASTM D7091将校准定义为 "在量具的整个工作范围内,在可追溯的校准标准上获得测量结果,然后(根据需要)进行必要的量具调整,以纠正任何超出公差的情况的高水平、受控和记录的过程。"它继续指出,校准 "由设备制造商、他们的授权代理或经认可的校准实验室在受控环境中使用记录的程序进行"。

校准通常会产生一份称为校准证书的文件(图1)。该文件记录了实际测量结果和所有其他与成功的仪器校准有关的信息,并清楚地显示了对国家standard 的追溯。工作规范经常要求提供最近的校准证明。

图1:一份校准证书

在仪器的整个生命周期中,需要定期进行重新校准(或重新认证),因为大多数测量设备的精确度会随着使用而降低。校准间隔是指仪器重新校准之间的既定周期。根据ISO 17025的要求,大多数制造商不把校准间隔作为校准证书的一部分。为什么?因为他们不知道量具的使用频率,使用的环境,以及它的保养情况。

如果你没有使用仪器的经验,一年是一个很好的校准间隔时间的开始。这可以根据经验和定期验证来调整(见下文)。拥有新仪器的客户可以利用仪器的购买日期作为他们第一次校准间隔的开始。保质期的影响可以忽略不计,这使得实际校准证书日期的重要性降至最低。 

2.核实是至关重要的

校准证书并不保证在整个校准周期内都能保持精度。当你打开盒子的时候,无数的因素会对量具的运行产生不利影响。这就是为什么大多数标准要求定期验证精度。

为了防止使用不准确的量具进行测量,在每次使用前都要验证其准确性和操作,通常是在每个工作班开始时。当获得大量的测量结果时,或当量具掉落或被怀疑提供错误的结果时,应重新检查。

准确度检查是通过测量可追溯的参考标准来进行的:无论是垫片还是涂层金属标准。一系列读数的平均值应在量具和参考标准standard (图2)的综合公差之内。

图2:一个 计算样本。

可追溯性是指通过一个不间断的比较链跟踪测量结果,一直追溯到一个固定的、被普遍接受为正确的国际standard 。这条链通常由几个适当的测量标准组成,每个标准的值都比其后续标准具有更大的准确性和更少的不确定性。

 

3.影响性的效果

大多数干膜测厚仪在工厂里被校准为在平整、光滑的碳钢上表现良好。你的应用可能是不同的。一般来说,有四种情况会影响精度,必须加以校正:表面粗糙度、几何形状(曲率、边缘效应)、成分(金属合金、磁性、温度)和质量(薄金属)。

为了防止这些或其他因素造成量具的不准确,请检查在无涂层基板上的一系列测量的平均值是否在量具零点的公差范围内。或者,检查放置在非涂层基体上的已知厚度的垫片。

 

4.边缘案例

过去,行业标准建议不要在距离边缘超过一或两英寸的地方进行测量。现代探头通常可以测量得更近。事实上,只有当它们悬空的时候,它们的精确度才会降低。

你可以用检查大多数其他问题的方法来检查这个问题--通过测量未涂层的基材来验证一系列测量的平均值是否在量具的零点公差范围内。条纹涂层通常最好用为测量小表面而设计的微探针来测量。

 

5.大致调整轮廓

在应用保护性涂层之前,钢铁表面经常被磨料冲击清洗。在这些表面上的测量比光滑表面的测量更复杂。对量具测量的影响随着剖面深度的增加而增加,也取决于探头的设计和涂层的厚度。

用户被告知,这种 "锚定模式 "会导致量具读数过高(图3)。但是,当涉及到为这个轮廓进行调整时,似乎每个用户都有一个最喜欢的方法。哪一个才是正确的呢?

图3: 表面轮廓通常会导致更高的读数。

SSPC-PA 2提出了几种解决方案,取决于仪器类型和特定情况。ASTM D7091和ISO 19840也提出了类似的方法。

机械拉拔式(1型)量具具有非线性刻度,无法调整。因此,至少10个裸表面测量的平均值被计算出来,以产生一个基本金属读数(BMR)。这个值要从未来的涂层厚度读数中减去。

大多数电子(第二类)量具可以由用户按照制造商的说明进行调整。一个常见的方法是模拟涂层覆盖型材的主要峰值。一个已知厚度的垫片被放置在表面轮廓上并进行测量。测量仪被调整到与该垫片的厚度一致。

如果不可能接触到无涂层的基材,ISO 19840有修正值,可以从DFT读数中减去细、中和粗的ISO 8503型材等级。

6.累积的错误

现在我们知道根据垫片的厚度来调整量具是常见的做法,重要的是要意识到它会给未来的量具读数增加很大的误差。

测量仪器有制造商发布的精度或公差声明。当你在垫片上进行量具调整时,所产生的量具测量结果的准确性就会降低。例如,如果正确校准的量具的精度是±1%,而垫片的厚度精确到±5%以内,那么量具和垫片的综合公差将略大于±5%,如图4的公式所示。

图4-用于确定在垫片上进行调整时量具读数的准确性的平方和公式示例
图4:使用平方根公式计算,调整后的量具精度从+1%变化到+5%。

 

7.检查你的探针

一旦量具投入使用,定期对探头进行目视检查就可以避免大量的麻烦。看看是否有明显的损坏,特别是测量表面或探头电缆的损坏。恒压探针应能自由上下移动。损坏、划伤或磨损的探头应在参考标准上测试其准确性,必要时进行更换。金属屑、灰尘和油漆应该用布仔细清除。

避免长时间暴露在高温表面,在两次测量之间让探头冷却。尊重粗糙的表面,小心地放下探头,除非探头是为这种用途设计的,否则千万不要把它拖向侧面。可将已知厚度的塑料垫片放在这些表面上,为探头提供一些保护。从测量厚度中减去垫片的厚度,并注意使用垫片所带来的额外测量公差。

探头可能需要维修的迹象包括低于预期的读数(即探头尖端磨损)、高于预期的读数(即上面粘有异物)和不稳定的测量(即部件故障)。

 

8.握住探针

现代仪器的设计是为了减少操作员的影响。但您可能不知道,握住探头的方式不当也会造成损害。

量具有各种不同的形状和尺寸。要了解持有和操作你的特定型号的正确方法。大多数手持式仪器一次只进行一次测量。在两次测量之间,将探针从表面抬起。拖动探头会减少探头的寿命。

大多数现代电子DFT量具中的恒压机制确保了探头垂直于表面,并消除了操作员压力对测量结果的影响。握住探针的方式不当,会推翻这些机制,并会减少探针的寿命。当探针倾斜时,会导致高读数,当探针被压入软涂层时,会导致低读数。

图5:为了获得最佳效果和最长的使用寿命,请用手指握住滑动探针套筒,使其低至表面。

 

9.评估你的环境

读数是否受到无线电发射器、焊接作业的残余磁力、大型电机或手机的影响?你可能会对什么重要和什么不重要感到惊讶。

测量钢的干膜厚度的仪器是根据磁性原理操作的。因此,量具的准确性可能会受到钢的固有磁性变化的不利影响,这是合理的。其中一个阴险的问题是残余磁性,即外部磁场消除后留在钢中的磁性。磁夹具和等离子切割是两个来源的例子。埋在地下的管道会随着时间的推移从地球的磁场中获取磁性。这种影响通常不明显,可以通过消磁来消除。通过在无涂层的钢材上测量零点(或在无涂层的钢材上放置垫片的厚度)来检查其对量具的影响。

电气设备产生的强杂散磁场会干扰使用磁性原理的仪器的操作。在电动机上进行测量或在大型电动机启动时在其附近进行测量,会导致读数不稳定。来自无线电塔或天线的强电磁辐射也可能干扰仪器的操作。为了尽量减少外部电磁场的影响,请确保你的干膜测厚仪带有符合性声明。符合性声明确认制造商已经根据国际标准测试了仪器的抗电磁干扰能力。EN 61326-1:2013就是这样一个例子standard 。

你可以想象,这些是不太可能的边缘情况。在已知的参考标准上验证量具的操作将缓解大多数的担忧。

 

10.一个人很少足够

"读数 "和 "测量 "这两个词被当作同义词使用。SSPC-PA 2将 "读数 "定义为单一的仪器结果,而将 "测量 "定义为一系列读数的平均值,从而做出了有趣的区分。

无论你是在确定厚度还是在调整垫片时,都不应该相信单一的读数。重复的测量仪读数,即使是在相近的位置,也常常因为涂层和基体的表面不规则而产生差异。表面上的碎屑、局部发射的干扰和不恰当的操作技术是其他一些可能对结果产生不利影响的因素。

获得统计数据所提供的保证。做几个读数。丢弃任何没有重复的异常高或低的数值。可接受的量具读数的结果平均值被认为是该位置的涂层厚度测量。

 

总结

现代仪器对许多不准确的来源进行了补偿,但不是全部。你最好的干膜厚度测量知识来源是制造商的说明,由他们的技术支持网络和行业标准支持,如SSPC、NACE、ASTM和ISO发布的标准。

DAVID BEAMISH(1955 - 2019),DeFelsko公司前总裁,该公司是一家位于纽约的手持式涂层测试仪器制造商,产品销往世界各地。他拥有土木工程学位,在这些测试仪器的设计、制造和销售方面拥有超过25年的经验,涉及各种国际行业,包括工业涂装、质量检测和制造业。他主持培训研讨会,是各种组织的积极成员,包括NACE、SSPC、ASTM和ISO。

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