工程科学学报，第38卷，第1期：95101,2016年1月 Chinese Journal of Engineering,Vol.38,No.1:95-101,January 2016 DOI:10.13374/j.issn2095-9389.2016.01.013:http://journals.ustb.edu.cn 涂层界面失效过程的ESPI无损检测方法 高 瑾)四，申琳”，冯海翔2》，姜洪霞”，李晓刚” 1)北京科技大学新材料技术研究院，北京1000832)中海油常州涂料化工研究院，常州213016 ☒通信作者，Email:g.jin@163.com 摘要基于激光电子散斑干涉技术(ESPI),对涂层失效过程的电子散斑干涉技术检测平台进行设计搭建，在不破坏涂层前 提下，观察到浸泡失效过程中涂层的原位、实时和动态干涉条纹，并对其进行优化处理.将原位、实时观察到的条纹与零时刻 条纹图像相减后进行计算机二值化处理，得到反映涂层失效信息的原位、实时及动态图像.针对环氧色漆/碳钢涂装体系，证 实了电子散斑干涉技术分析的有效性，并根据其检测图像的变化，将环氧涂层的浸泡过程分为三阶段：初期没有斑点，涂层完 好：中期出现模糊的斑点，涂层防护作用下降：后期出现清晰的黑色大斑点，涂层丧失防护能力.实现了涂层/金属界面失黏、 膜下金属腐蚀微观发展过程原位、实时和动态的无损检测. 关键词钢腐蚀：环氧涂层：失效：无损检验：电子散斑干涉技术 分类号TG174.3 ESPI nondestructive testing for coating interface failure GAO Jin,SHEN Lin,FENG Hai-xiang,JIANG Hong-xia,LI Xiao-gang 1)Institute of Advanced Materials and Technology,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)CNOOC Academy of Changzhou Coating Chemical Industry,Changzhou 213016,China Corresponding author,E-mail:g.jin@163.com ABSTRACT A detection platform of coating failure processes was designed and constructed on the basis of laser electronic speckle pattern interferometry (ESPI).In situ,real-time and dynamic speckle interference fringes were observed and optimized without destro- ying the coating.An image of coating failure information was acquired by subtracting the zero moment stripe from the in situ and real- time stripes observed and binarizing the results.An experiment of the epoxy color paint/carbon steel system demonstrated the validity of ESPI.According to the ESPI image change,the immersion process of the epoxy color paint coating was divided into three stages:no spots in the initial stage,several blurry spots in the second stage and many clear spots in the last stage.As a result,we successfully realize the in situ,real-time and dynamic nondestructive testing of the coating interface failure and the microcosmic progress of under- film metal corrosion KEY WORDS steel corrosion:epoxy coatings:failure:nondestructive testing:electronic speckle pattern interferometry 涂料涂装技术以其经济、简便、有效等优点在金属界面电化学信号来检测涂装金属腐蚀状态的研究方 防腐领域中得到了最广泛的应用，而涂层的失效直接 法习，无法反映某一时刻的微观界面失黏和腐蚀的 影响设备的安全运行，因此对涂装金属腐蚀失效行为 原位信息，不能对涂层的微观失效过程进行实时、动态 的研究具有重要的意义.目前针对涂装膜下金属腐蚀 和原位观测. 常用的研究方法有电化学阻抗技术(E$)、局部电化 电子散斑干涉技术(ESPI)是双光束散斑干涉技 学阻抗技术(LES)等，但它们都是通过测量电极溶液 术的发展，其原理是利用干涉散斑场的相关条纹来检 收稿日期：2014-10-26 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51071027,51133009)：国家重点基础研究发展计划资助项目(2014CB643300)工程科学学报，第 38 卷，第 1 期: 95--101，2016 年 1 月 Chinese Journal of Engineering，Vol． 38，No． 1: 95--101，January 2016 DOI: 10． 13374 /j． issn2095--9389． 2016． 01． 013; http: / /journals． ustb． edu． cn 涂层界面失效过程的 ESPI 无损检测方法 高 瑾1) ，申 琳1) ，冯海翔1，2) ，姜洪霞1) ，李晓刚1) 1) 北京科技大学新材料技术研究院，北京 100083 2) 中海油常州涂料化工研究院，常州 213016  通信作者，E-mail: g． jin@ 163． com 摘 要 基于激光电子散斑干涉技术( ESPI) ，对涂层失效过程的电子散斑干涉技术检测平台进行设计搭建，在不破坏涂层前 提下，观察到浸泡失效过程中涂层的原位、实时和动态干涉条纹，并对其进行优化处理． 将原位、实时观察到的条纹与零时刻 条纹图像相减后进行计算机二值化处理，得到反映涂层失效信息的原位、实时及动态图像． 针对环氧色漆/碳钢涂装体系，证 实了电子散斑干涉技术分析的有效性，并根据其检测图像的变化，将环氧涂层的浸泡过程分为三阶段: 初期没有斑点，涂层完 好; 中期出现模糊的斑点，涂层防护作用下降; 后期出现清晰的黑色大斑点，涂层丧失防护能力． 实现了涂层/金属界面失黏、 膜下金属腐蚀微观发展过程原位、实时和动态的无损检测． 关键词 钢腐蚀; 环氧涂层; 失效; 无损检验; 电子散斑干涉技术 分类号 TG174. 3 ESPI nondestructive testing for coating interface failure GAO Jin1)  ，SHEN Lin1) ，FENG Hai-xiang1，2) ，JIANG Hong-xia1) ，LI Xiao-gang1) 1) Institute of Advanced Materials and Technology，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) CNOOC Academy of Changzhou Coating Chemical Industry，Changzhou 213016，China  Corresponding author，E-mail: g． jin@ 163． com ABSTＲACT A detection platform of coating failure processes was designed and constructed on the basis of laser electronic speckle pattern interferometry ( ESPI) ． In situ，real-time and dynamic speckle interference fringes were observed and optimized without destro￾ying the coating． An image of coating failure information was acquired by subtracting the zero moment stripe from the in situ and real￾time stripes observed and binarizing the results． An experiment of the epoxy color paint /carbon steel system demonstrated the validity of ESPI． According to the ESPI image change，the immersion process of the epoxy color paint coating was divided into three stages: no spots in the initial stage，several blurry spots in the second stage and many clear spots in the last stage． As a result，we successfully realize the in situ，real-time and dynamic nondestructive testing of the coating interface failure and the microcosmic progress of under￾film metal corrosion． KEY WOＲDS steel corrosion; epoxy coatings; failure; nondestructive testing; electronic speckle pattern interferometry 收稿日期: 2014--10--26 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 51071027，51133009) ; 国家重点基础研究发展计划资助项目( 2014CB643300) 涂料涂装技术以其经济、简便、有效等优点在金属 防腐领域中得到了最广泛的应用，而涂层的失效直接 影响设备的安全运行，因此对涂装金属腐蚀失效行为 的研究具有重要的意义． 目前针对涂装膜下金属腐蚀 常用的研究方法有电化学阻抗技术( EIS) 、局部电化 学阻抗技术( LEIS) 等，但它们都是通过测量电极溶液 界面电化学信号来检测涂装金属腐蚀状态的研究方 法［1--2］，无法反映某一时刻的微观界面失黏和腐蚀的 原位信息，不能对涂层的微观失效过程进行实时、动态 和原位观测． 电子散斑干涉技术( ESPI) 是双光束散斑干涉技 术的发展，其原理是利用干涉散斑场的相关条纹来检