ABS超声波扫描技术提升船体检测安全性

ABS集团瞄准的复合材料超声波扫描技术目标市场之一是船舶维修行业，可评估表面不可见的损伤或缺陷。（图片来源：Getty Images）

从太空技术到海洋应用

当非营利组织美国航运学会（ABS）成立160年前以保障海上生命财产安全时，造船商还没有玻璃纤维选项。所幸，随着人类成为航天物种，确保海洋船舶安全的技术也长足进步。

ABS集团公司（德克萨斯州Spring）是ABS子公司，提供风险管理解决方案并将海事技术服务延伸至游艇、渔船等小型船舶。现已将原为检测NASA"奥赖恩"飞船热盾开发的技术，用于评估先进复合材料制造的船体。

复合材料检测难题与航空航天借鉴

原始超声波扫描奥赖恩飞船热盾上的Avcoat环氧树脂块信息有限（上）。Aerospace Corporation为NASA开发的大量信号处理技术能检测缺失粘结和"接触未粘结"——表面接触但未粘结的缺陷（下）。（图片来源：NASA）

175英尺以上大型船舶需要金属船体强度。金属易导声，可用传统超声波扫描检测——发射高频声波进入材料，通过回波异常发现损伤。小型船舶可用复合材料船体减重，常由玻璃纤维、环氧树脂或碳纤维层叠制成，但这些材料吸收和阻尼声波，使超声波技术难以有效评估。

"我们研究了在非金属材料缺陷检测方面更先进的行业，航空航天业真正引领该领域。"——Nick Obando，ABS集团资产完整性管理总监

NASA奥赖恩飞船热盾检测技术开发

复合材料的减重效益和确保安全的可靠检测是NASA及其他航天器设计师的最高优先级。当航天局为奥赖恩模块热盾选择新建造方法时，工程师需要能保证其完整性的检测技术。他们求助于非营利研发公司Aerospace Corporation，开发一种检测复合材料的新超声波技术——这也恰好满足了ABS集团及其小型轻量化客户的需求。

海上平台是复合材料检测的潜在市场之一，受损复合材料压力容器构成隐患，若有方法测试完整性，复合材料可更好地修复管道和顶部结构。（图片来源：Getty Images）

奥赖恩是NASA阿尔忒弥斯任务中将宇航员往返月球的飞船。其热盾将在返回时保护飞船，穿越大气层产生高达5000°F温度。热盾原计划将Avcoat（阿波罗飞船热盾用过的轻质环氧树脂）注入蜂窝结构单元。但测试盾建造时部分接缝开裂，NASA和承包商洛克希德·马丁决定直接将Avcoat块粘贴到盾基座上。

"这样做使得粘结线变得关键。由于粘结强度大于Avcoat材料强度，无法像航天飞机瓦片那样做拉伸测试。"——William Prosser，NASA工程与安全中心无损评估技术研究员

工程与安全中心维护超越NASA的专家网络，恰好包括Aerospace Corporation材料处理部主任兼无损评估实验室主任Shant Kenderian。

2015年Prosser联系Kenderian时，Aerospace Corporation已在尝试一种有潜力解决问题的技术。新入职的Toby Case带来了研究生时期开发的先进扫描技术，团队演示了可对热盾样本进行简单点检查。"但要在生产规模上进行大面积扫描，那是完全不同层面的鲁棒性要求。"Kenderian说。

肯尼迪航天中心技术人员完成奥赖恩乘员舱热盾Avcoat块粘贴。为检测块与盾的粘结，NASA求助Aerospace Corporation开发超声波传感器，能在材料抗声特性下发现材料内部或下方缺陷。（图片来源：NASA）

两年攻关与商业化落地

"随之而来是两年的聚焦和信号处理技术甚至硬件改进，直到用户能手持扫描大面积复合材料，获得表面下损伤缺陷的清晰图像。所有这些信号处理技巧或步骤，每一步都进一步增强信号，直到变得清晰。那级别的开发全在NASA资助下完成。"——Kenderian

NASA和洛克希德·马丁工程师也参与其中，特别是技术测试验证阶段。"随后必须将其转化为肯尼迪航天中心检查员可用于实际飞行硬件的系统，这又是项重大工作。"Prosser说。

Aerospace Corporation于2019年底获得该技术专利，不久ABS集团前来授权，2021年初获得许可，次年推出商业服务。"据我所知，我们是首个为海事行业带来真正评估非金属复合材料贯穿厚度能力的公司。"Obando说。

目标市场与未来展望

公司瞄准三类主要用户：制造商和零售商（质量保证），以及需要评估损伤缺陷的维修店。"旨在通过制造和制造后更好的资产完整性保障，保护所有相关方。"Obando说。制造商或转售商能更好地保证质量，客户对购买更有信心。他还指出保险公司可能用上这些彻底检查。

"但我们仍在努力确定能在造船业及其他领域填补的其他细分市场。我们对这项技术很兴奋。现在真正关乎如何将这种兴奋传递给客户：'嘿，我们觉得这能帮到你，能否展示一下在这个严重服务不足的行业里有什么用例？'"——Obando

更多信息请访问此处。