مقياس السماكة: المعايرة والتحقق والتعديل

نبذة مختصرة

يعد قياس المعلمات الفيزيائية مثل سماكة الطلاء ومظهر السطح ونقطة الندى مهمة شائعة للمفتشين والقائمين بالتطبيق. ومع ذلك ، فإن هذه القياسات دقيقة فقط مثل الأداة التي تقوم بها. حتى الأدوات الإلكترونية عالية الجودة يمكن أن تسفر عن قياسات غير صحيحة إذا لم يتم اتباع ثلاث خطوات رئيسية: المعايرة ، والتحقق ، والضبط. في هذا البحث ، يتم شرح هذه الخطوات التي غالبًا ما يُساء فهمها على النحو المحدد في ASTM D70911 و ISO 28082 و SSPC-PA 23. أهمية شهادة المعايرة "الطويلة" ، التي يمكنها إجراء المعايرة ، والتطبيقات التي قد تتطلب تعديلات ميدانية سيتم أيضا مناقشتها.

ضمان قراءات دقيقة للأجهزة

الجزء الأول: المعايرة

ما هي المعايرة؟

لكلمة "معايرة" معاني مختلفة حسب الصناعة أو المكان الذي تستخدم فيه. هناك فرصة جيدة لشخص ما تعرفه أنه يسيء فهم مصطلحات Calibration and Calibration Interval من حيث صلتهما بصناعة فحص الطلاء. سوف يتفاجأون عندما يعلمون أنه ليس فقط لا يمكنهم معايرة مقياسهم بأنفسهم ، ولكن لا يوجد عادة فترة إعادة معايرة ثابتة أيضًا.

للإشارة إلى مدى صعوبة تحديد مصطلحات المعايرة ، لا يحتاج المرء إلى النظر إلى أبعد من عدد لا يحصى من التعريفات المتاحة من المنظمات الرئيسية. ليس من المستغرب أن تختلف التفسيرات نظرًا لتحديات تعريف كلمة مستخدمة في العديد من الصناعات لأنواع كثيرة من الأدوات.

يتمثل النهج الأبسط في شرح شروط المعايرة من حيث صلتها بقطاع صناعي معين ، في هذه الحالة ، صناعة الطلاء الواقي. هنا توافق ISO و ASTM و SSPC وغيرها بشكل عام.

المعايرة في صناعة فحص الطلاءات

يصف ASTM D7091 استخدام مقاييس التيار الدوامة المغناطيسية لسمك الفيلم الجاف وهو نموذجي للعديد من المعايير. تعرف المعايرة على أنها:

"... عملية عالية المستوى ومضبوطة وموثقة للحصول على قياسات على معايير معايرة يمكن تتبعها على مدى التشغيل الكامل للمقياس ، ثم إجراء تعديلات المقياس اللازمة (حسب الاقتضاء) لتصحيح أي ظروف خارجة عن التسامح. معايرة يتم تنفيذ مقاييس سماكة الطلاء من قبل الشركة المصنعة للمعدات ، أو وكيلها المعتمد ، أو بواسطة مختبر معايرة معتمد في بيئة خاضعة للرقابة باستخدام عملية موثقة.نتيجة المعايرة هي استعادة / إعادة تنظيم المقياس لتلبية / تجاوز الدقة المعلنة للشركة المصنعة. "

ضمن هذا التعريف ، هناك بعض المصطلحات التي تستحق المناقشة الإضافية:

"معيار المعايرة القابل للتتبع": الغرض الأساسي من المعايرة هو ضمان أن يقرأ الجهاز في حدود التسامح معيارًا ذا قيمة معروفة. وتقع مسؤولية تحديد هذه القيم المعروفة (الوزن والمسافة وما إلى ذلك) على عاتق منظمة تسمى المكتب الدولي للأوزان والمقاييس (BIPM).

يعمل BIPM مع المعاهد الوطنية للقياس مثل NIST (الولايات المتحدة الأمريكية) و NPL (المملكة المتحدة) و PTB (ألمانيا) ، الذين يحتفظون بالمواد المرجعية القياسية (SRMs) للمقاييس القياسية مثل الطول والوزن والوقت. تعد أجهزة SRM هذه من القطع الأثرية عالية الدقة التي تُستخدم كمعايير معايرة لأجهزة القياس الأكثر دقة.

نظرًا لأنها ليست ميسورة التكلفة أو فعالة أو حتى من الممكن للجميع معايرتها مقابل SRM ، يتم استخدام SRM لمعايرة معايير المعايرة الأولية ؛ تستخدم المعايير الثانوية لمعايرة معايير العمل ؛ ومعايير العمل لمعايرة أدوات العملية. من خلال هذه "سلسلة" المعايير ، يمكن في النهاية تتبع الأدوات مباشرة إلى قطعة أثرية من نوع SRM دون الحاجة إلى قياس تلك الأداة.

نظرًا لأن الأداة أو المعيار دائمًا ما يكون أقل دقة من المعيار الذي يقوم بمعايرته ، تحدث زيادة في عدم اليقين عندما يتحرك المرء إلى أسفل سلسلة المعايير.

يتم قبول نسبة عدم اليقين في الاختبار (TUR) البالغة 4: 1 بشكل عام في الصناعة ، مما يعني أن تفاوت الأداة أكبر بأربعة أضعاف من عدم اليقين في المعيار الذي تم قياسه على أساسه. على سبيل المثال ، عند استخدام TUR بنسبة 4: 1 ، فإن مقياس سمك الطلاء الذي تمت معايرته وفقًا للمعايير مع درجة عدم يقين تبلغ ± 0.05 مل سيكون له تفاوت أو دقة محددة تبلغ ± 0.2 مل.

بموجب اتفاقية الاعتراف المتبادل التي تم توقيعها بين المعاهد الوطنية الكبرى للأرصاد الجوية ، تعترف جميع المؤسسات المشاركة بصحة شهادات المعايرة والقياس الخاصة ببعضها البعض.

"معمل المعايرة المعتمد": تحدد ASTM D7091 الأطراف التي يمكنها إجراء المعايرة إلى" الشركة المصنعة للمعدات ، أو وكيلها المعتمد ، أو ... معمل معايرة معتمد ". في حين أن الفئتين الأوليين بديهيتين ، فإن مفهوم" مختبر المعايرة المعتمد أقل وضوحًا. تحدد ISO / IEC 17025 متطلبات الاعتماد ويمكن للمختبرات أن تحصل على هذا الاعتماد من خلال هيئة اعتماد موقعة على اتفاقية التعاون الدولي لاعتماد المختبرات (ILAC).

ومع ذلك ، فإن اعتماد ISO 17025 للمختبر ينطبق فقط على أنشطة معايرة محددة. يسرد نطاق اعتماد المختبر الأنشطة التي تم اعتماد المختبر لأدائها ، بالإضافة إلى عدم اليقين في القياس الذي يمكن للمختبر معايرته. إذا كنت تستخدم مختبر معايرة تابعًا لجهة خارجية ، فمن الضروري التأكد ليس فقط من أنه معتمد ، ولكن أيضًا أن نطاقه المعتمد يشمل الأدوات التي تسعى لمعايرتها. على الرغم من وجود عدد كبير من المعامل المعتمدة من ISO 17025 ، إلا أن القليل منها معتمد لمعايرة معدات فحص الطلاء.

شهادات المعايرة

عندما تتم معايرة أداة ، يتم إصدار مستند يسمى شهادة المعايرة (الشكل 1). تسجل هذه الوثيقة نتائج القياس الفعلية وجميع المعلومات ذات الصلة بمعايرة أداة ناجحة بما في ذلك إمكانية التتبع إلى معيار وطني. غالبًا ما تتطلب مواصفات الوظيفة إثباتًا لمعايرة حديثة.

لا تقدم العديد من الشركات المصنعة لمعدات الاختبار شهادات المعايرة. بدلاً من ذلك ، يمكنهم تقديم "شهادات المطابقة" أو "شهادات الامتثال" أو "شهادات الدقة" أو "الشهادات". هذه ليست أكثر من بيان دقة الشركة المصنعة ، مما يتطلب من المستخدم أن يثق في أن الجهاز سيقيس بدقة. هذه "الشهادات" لا تفي بتعريف المعايرة بموجب ASTM D7091 وغيرها من المعايير ، كما أنها عادةً ما تكون غير كافية للمتطلبات الداخلية أو التعاقدية أو التنظيمية.

بينما يختلف شكل ومحتوى شهادات المعايرة ، يجب أن تحتوي الشهادة المناسبة على حد أدنى معين من المعلومات التي تضمن الامتثال لمتطلبات ISO / IEC 17025. يوضح الشكل 1 مثالاً لشهادة المعايرة ، مع إبراز كل سمة من السمات المهمة.

الشكل 1 - نموذج شهادة المعايرة

تحديد معمل المعايرة - يجب أن تحدد شهادة المعايرة مكان إجراء المعايرة.

العنوان - تأكد من أن المستند عبارة عن "شهادة معايرة" أو "شهادة معايرة".

مُعرّف فريد - كل شهادة معايرة فريدة ، ويجب أن يكون لها معرّف فريد مثل رقم تسلسلي أو رقم شهادة.

تحديد الجهاز الذي تمت معايرته - يجب أن تحدد شهادة المعايرة الأداة بوضوح ، بما في ذلك الرقم التسلسلي وأي معلومات عن الطراز.

الظروف البيئية في بيئة المختبر - على الأقل ، يجب تحديد درجة الحرارة والرطوبة النسبية التي أجريت عليها المعايرة.

تاريخ المعايرة

تحديد طريقة المعايرة المستخدمة - يجب إجراء أي معايرة وفقًا للإجراء المعتمد والمعتمد. تنشر بعض الشركات المصنعة للمعدات إجراءات المعايرة الخاصة بهم.

أدلة التتبع - تعد إمكانية التتبع هدفًا رئيسيًا لشهادة المعايرة ، ويجب توثيق دليل إمكانية التتبع.

نتائج المعايرة - يجب أن توثق شهادة المعايرة قراءات الأداة الفعلية مقابل القيم المرجعية ، وتشير إلى ما إذا كانت قراءات الجهاز ضمن نطاق تحمل المعايير المرجعية.

اسم ولقب وتوقيع من يقوم بالمعايرة

بيان الدقة - يجب أن تحدد الشهادة عدم التأكد من أن الأداة قد تمت معايرتها. غالبًا ما يكون هذا مطابقًا لمواصفات الشركة المصنعة ، ولكن قد يكون مقيدًا بإمكانيات مختبر المعايرة.

شعار / معلومات هيئة الاعتماد (ما لم يتم إصدار الشهادة من قبل الشركة المصنعة للجهاز) - بالنسبة للشهادات التي لم يتم إصدارها من قبل الشركة المصنعة للجهاز ، يجب أن يكون هناك شعار أو معلومات تعريف من الهيئة التي اعتمدت المختبر.

إذا كانت الشهادة الصادرة عن مختبر المعايرة أو الشركة المصنعة للأداة لا تتضمن هذه السمات المهمة ، فمن المحتمل ألا تكون شهادة معايرة كما هو محدد في معظم المعايير والعقود.

متى يتم إعادة المعايرة

إعادة المعايرة (أو إعادة الاعتماد) مطلوبة بشكل دوري طوال دورة حياة الجهاز لأن دقة معظم أجهزة القياس تتدهور مع الاستخدام. فاصل المعايرة هو الفترة المحددة بين عمليات إعادة معايرة الجهاز. وفقًا لمتطلبات ISO 17025 ، لا تُدرج معظم الشركات المصنعة فترات المعايرة كجزء من شهادات المعايرة. لماذا ا؟ لأنهم لا يعرفون عدد المرات التي يتم فيها استخدام المقياس ، وما هي البيئة المستخدمة فيه ، ومدى جودة العناية به 4.

إذا لم تكن لديك خبرة في استخدام أداة ما ، فإن سنة واحدة هي فترة بداية جيدة بين عمليات المعايرة. يمكن تعديل ذلك من خلال الخبرة والتحقق المنتظم (انظر أدناه). يمكن للعملاء الذين لديهم أدوات جديدة استخدام تاريخ وضع الأداة في الخدمة (أو تاريخ الشراء) كبداية أول فترة معايرة. يقلل التأثير الضئيل لعمر التخزين من أهمية تاريخ شهادة المعايرة الفعلي.

الجزء 2: التحقق

من الضروري التحقق

لا تضمن شهادة المعايرة الحفاظ على الدقة طوال فترة المعايرة. يمكن أن تؤثر العديد من العوامل بشكل ضار على تشغيل المقياس ، مثل التلف العرضي أو تراكم الحطام. للحماية من القياس باستخدام مقياس غير دقيق ، تتطلب معظم المعايير الدقة والتحقق من التشغيل قبل كل استخدام ، عادةً في بداية كل وردية عمل. يجب إعادة فحصه بعد الحصول على عدد كبير من القياسات ، إذا تم إسقاط المقياس ، أو إذا كان هناك شك في أنه يعطي نتائج خاطئة. غالبًا ما تتوصل الأطراف المتعاقدة إلى اتفاق مبدئي بشأن التفاصيل وفترات التردد للتحقق من دقة العداد.

ماذا تفعل في هذه الفترات؟ هذا يعتمد على نظام الجودة الذي لديك. يقيس بعض المالكين ببساطة جزءًا من العينة عندما يكون مقياسهم جديدًا ويسجلون النتيجة. ثم يتم حفظ هذه العينة واستخدامها للتحقق بانتظام من تشغيل ودقة المقياس.

ومع ذلك ، فإن أفضل طريقة وأكثرها قبولًا عالميًا للتحقق من الدقة هي قياس معايير المعايرة في بيئة خاضعة للرقابة باستخدام إجراء موثق. يحتوي ASTM D7091 على لغة نموذجية للعديد من المعايير:

"7.3 التحقق من الدقة - قبل الاستخدام ، يجب التحقق من دقة معايرة كل جهاز من قبل المستخدم وفقًا لتعليمات الشركة المصنعة ، باستخدام معايير سماكة طلاء مناسبة ، وإذا لزم الأمر ، يجب تصحيح أي أوجه قصور يتم العثور عليها. يجب التحقق من القياس من أجل الدقة في نطاق الاستخدام المقصود ".

تأخذ معايير المعايرة عدة أشكال ، اعتمادًا على الأداة التي يتم التحقق منها. يجب أن تكون قابلة للتتبع إلى المعهد الوطني للأرصاد الجوية ولها قيمة قياس في نطاق المقياس - من الناحية المثالية ، بالقرب من النطاق المتوقع للقياس. يتم وصف عملية قياسها في وثيقة تسمى إجراء المعايرة التي تنشرها بعض الشركات المصنعة أو توفرها عند الطلب.

بالنسبة لمقاييس سمك الطلاء ، تتوفر معايير سماكة الطلاء إما بصفائح معدنية مطلية معتمدة أو حشوات بلاستيكية. عادة ما تكون اللوحات أكثر دقة ومتانة ، ولكنها أيضًا أكثر تكلفة. لا يمكن التحقق من مقاييس سمك الطلاء من النوع 1 (الميكانيكي) باستخدام الحشوات البلاستيكية.

يجب أن يكون متوسط سلسلة من القراءات ضمن التفاوتات المجمعة لكل من المقياس والمعيار المرجعي. لتحديد التفاوت المُجمع ، لا يتم جمع التفاوتات الخاصة بالمقياس والمعيار معًا ، بل يجب استخدام صيغة "مجموع المربعات". على سبيل المثال ، إذا كانت دقة المعيار المرجعي ± 2% ودقة الأداة هي ± 3%، التسامح المشترك هو ± 3.6%، محسوبة على النحو التالي:

إذا كانت القراءات خارج التسامح المشترك ، فهناك مشكلة في المقياس أو المعيار المرجعي. يجب تحديد مقياس المشكلة أو المعيار المرجعي ، ويجب اعتبار جميع القياسات التي تم إجراؤها منذ آخر فحص للدقة مشبوهة.

الجزء 3: التعديل

بالنسبة للعديد من أدوات الفحص ، تعد المعايرة والتحقق كافيين لضمان قياس الجهاز بشكل صحيح. ومع ذلك ، بالنسبة لمقاييس سمك الطلاء ، غالبًا ما تكون الخطوة الثالثة ضرورية: الضبط. وذلك لأن مقاييس سمك الطلاء لا تقيس مباشرة سمك الطلاء ؛ بدلاً من ذلك ، يقومون بقياس الخصائص المغناطيسية للركيزة. تضعف هذه الخصائص عندما يتحرك المسبار بعيدًا عن الركيزة وبالتالي ترتبط بسماكة الطلاء.

ومع ذلك ، هناك عوامل أخرى يمكن أن تؤثر على الخصائص المغناطيسية للركيزة. وتشمل هذه:

• خشونة السطح (تنشأ عادة عن طريق الصنفرة الكاشطة)
• الهندسة (انحناء ، تأثير الحافة)
• التركيب (سبيكة معدنية ، خصائص مغناطيسية ، درجة حرارة)
• الكتلة (معدن رفيع)

عادة ما يتم معايرة أجهزة قياس سمك الطلاء في المصنع لأداء جيد على الصلب الكربوني الأملس المسطح. ومع ذلك ، يمكنهم القياس بدقة على التطبيقات ذات خشونة السطح المتغيرة أو الهندسة أو التركيب أو الكتلة إذا تم إجراء تعديل:

"3.1.2 الضبط - الفعل المادي لمحاذاة قراءات سمك المقياس لتتناسب مع تلك الخاصة بعينة سمك معروفة (إزالة التحيز) ، من أجل تحسين دقة القياس على سطح معين."

من المهم ملاحظة أن أي تعديل لا يراعي سوى خشونة الركيزة والهندسة والتكوين و / أو الكتلة في الموقع الذي تم إجراء التعديل فيه. إذا تغير أي من هذه العوامل عبر الجزء أو الوظيفة ، فغالبًا ما يلزم إجراء مزيد من التعديل. بعض الأدوات الإلكترونية ، مثل طرازات PosiTector 6000 Advanced ، قادرة على حفظ تعديلات معايرة متعددة بحيث يمكن للمستخدم اختيار الضبط الذي يناسب التطبيق في متناول اليد.

وتجدر الإشارة أيضًا إلى أنه ليست كل مقاييس سمك الطلاء متشابهة. استشر الشركة المصنعة أو دليل مستخدم الجهاز للحصول على أفضل إرشادات حول كيفية ضبط الجهاز الخاص بك. النظرة العامة التالية هي دليل لضبط نوع واحد من مقاييس سماكة الطلاء الشائعة.

التكيف مع الهندسة والتكوين والكتلة

لتحديد ما إذا كانت الأداة تتطلب الضبط ، تحقق من أن متوسط سلسلة من القراءات على الركيزة غير المطلية يقع ضمن تفاوت المقياس عند الصفر. إذا كان القياس خارج نطاق التسامح ، ومن المحتمل أن يكون التعديل على المقياس مطلوبًا. غالبًا ما يكون هذا بسيطًا مثل تعويض جميع القياسات المستقبلية بالخطأ الذي تم مواجهته أثناء قياس الشيك. عادةً ما تحتوي أجهزة القياس الإلكترونية من النوع الثاني ، مثل PosiTector 6000 ، على ميزة "ضبط صفري" مضمنة لجعل العملية تلقائية. إذا تم قراءة القياسات اللاحقة للركيزة غير المطلية ضمن التسامح عند الصفر ، فقد تم إجراء التعديل بنجاح. أجهزة قياس السحب الميكانيكية من النوع الأول مثل PosiTest لها موازين غير خطية ، لذلك لا ينبغي ضبط الجهاز نفسه. بدلاً من ذلك ، يجب على المستخدم أخذ قراءة للمعادن الأساسية (BMR) وطرح هذه القيمة من قراءات سمك الطلاء المستقبلية.

بالنسبة لجميع التطبيقات تقريبًا ، ستقيس الأداة ضمن التفاوت المسموح به طوال نطاقها بالكامل بعد إجراء أي تعديل صفري بنجاح. يمكن التحقق من ذلك عن طريق وضع رقاقة على الركيزة غير المطلية والتأكد من أن قراءة المقياس ضمن التسامح المشترك للرقاقة والعداد. في الظروف النادرة حيث يقرأ المقياس ضمن التسامح عند الصفر ولكن خارج التسامح على الرقاقة ، قد يلزم إجراء تعديل إضافي. استشر الشركة المصنعة لدليل المنتج لمزيد من التفاصيل.

التكيف مع خشونة السطح

في حين أن الضبط الصفري غالبًا ما يكون كافيًا لمراعاة تأثيرات الهندسة والتركيب والكتلة ، لا ينبغي إجراء تعديل صفري على الأسطح المنفجرة أو الخشنة. على تلك الأسطح ، ستقيس مقاييس سمك الطلاء إلى نقطة بين القمم والوديان للخشونة تسمى "المستوى المغناطيسي". نظرًا لأن معظم المعايير والمواصفات تشير إلى أنه يتم الإبلاغ فقط عن سمك الطلاء فوق قمم المظهر الجانبي للسطح ، ويلزم التعديل.

التأكد من أن مقياس سماكة الطلاء سيقيس سماكة الطلاء "فوق قمم" المظهر الجانبي للسطح ، والإجراء المقبول هو التكيف مع السماكة المعروفة للرقاقة الموضوعة فوق الركيزة غير المطلية. يرتكز الرقاقة على قمم المظهر الجانبي للسطح ، أو أي نمط آخر ، وهو بديل لطبقة الطلاء التي سيتم تطبيقها في النهاية. عادةً ما تحتوي أجهزة القياس الإلكترونية من النوع الثاني على ميزة "ضبط نقطة واحدة" مضمنة لجعل العملية بسيطة.

نظرًا لأن عدادات السحب الميكانيكية من النوع الأول تستخدم عادةً مغناطيسًا كبيرًا لتلامس السطح بدلاً من طرف مسبار صغير ، فهي أقل تأثراً بخشونة السطح. يمكن للمستخدم ببساطة إجراء تعديل صفري عن طريق أخذ قراءة المعدن الأساسي (BMR) على الركيزة غير المطلية والمنسوجة وطرح هذه القيمة من قراءات سمك الطلاء المستقبلية.

المراجع

1 ASTM D7091 "الممارسة القياسية للقياس غير التدميري لسمك الغشاء الجاف للطلاءات غير المغناطيسية المطبقة على المعادن الحديدية والطلاءات غير المغناطيسية وغير الموصلة التي تنطبق على المعادن غير الحديدية" (ASTM International، 100 Barr Harbour Drive، West Conshohocken، PA 19428)، www. astm.org

2 ISO 2808 ، الدهانات والورنيشات - تحديد سماكة الفيلم. متاح من المعهد الوطني الأمريكي للمعايير (ANSI) ، 25 W. 43rd St.، 4th Floor، New York، NY 10036، http://www.ansi.org

3 SSPC PA2 ، إجراء لتحديد المطابقة لمتطلبات سماكة الطلاء الجاف. متوفر من جمعية الطلاءات الواقية (SSPC)، 40 24th St.، 6th Floor، Pittsburgh، PA 15222-4656، http://www.sspc.org

4 العناية بمقياس سمك الطلاء الخاص بك ، ديفيد بيميش ، PCE - الطلاءات الواقية في أوروبا ، وصيانة معدات JPCL ، أبريل 2005