การวิจัยวิธีการประเมินผลและข้อกำหนดทางเทคนิคการควบคุมความคลาดเคลื่อนสำหรับผลการทดสอบห้องทดสอบละอองเกลือ

ห้องทดสอบละอองเกลือเป็นอุปกรณ์ทดสอบหลักสำหรับการประเมินความต้านทานการกัดกร่อนของวัสดุ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในระบบการรับประกันคุณภาพของอุตสาหกรรมสมัยใหม่ อุปกรณ์ดังกล่าวจำลองสภาพแวดล้อมทางทะเลเพื่อเร่งกระบวนการกัดกร่อนของวัสดุ ให้ข้อมูลประสิทธิภาพการต้านทานการกัดกร่อนที่สำคัญแก่อุตสาหกรรมยานยนต์ อากาศยาน เครื่องใช้ไฟฟ้า สารเคลือบและเคมีภัณฑ์ รวมถึงสถาบันวิจัยชั้นนำ การกำหนดผลการทดสอบอย่างเป็นระบบไม่เพียงส่งผลโดยตรงต่อการประเมินระดับคุณภาพผลิตภัณฑ์อย่างแม่นยำ หากยังเป็นพื้นฐานสำคัญสำหรับการปรับปรุงเทคโนโลยีและการพัฒนาผลิตภัณฑ์ขององค์กร

หนึ่ง. หลักการทางเทคนิคและข้อกำหนดการมาตรฐานของห้องทดสอบละอองเกลือ
ห้องทดสอบละอองเกลือสร้างสภาพแวดล้อมที่อิ่มตัวด้วยหยดเล็กๆ ที่มีเกลือ ภายในพื้นที่ทดสอบที่ปิดสนิท โดยการพ่นละอองน้ำเกลือโซเดียมคลอไรด์ที่มีความเข้มข้นเฉพาะ เป็นไปตามมาตรฐานทั้งในและต่างประเทศ เช่น GB/T 10125 และ ISO 9227 อุณหภูมิการทดสอบควบคุมโดยทั่วไปที่ 35℃±2% อัตราการตกของละอองเกลือรักษาไว้ในช่วง 1-2 ml/80 ซม.²·ชม. สภาพแวดล้อมมาตรฐานนี้สามารถจำลองรูปแบบการเสียหายจากการกัดกร่อนของวัสดุในพื้นที่ชายฝั่ง รอบการทดสอบอาจแตกต่างกันตั้งแต่ 24 ชั่วโมงจนถึงหลายพันชั่วโมง ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของวัสดุและข้อกำหนดของสภาพแวดล้อมการใช้งานผลิตภัณฑ์
สอง. กรอบระบบวิธีการประเมินผลการทดสอบสี่ระบบ
(1) วิธีการประเมินโดยการให้ระดับ
วิธีการประเมินโดยการให้ระดับเป็นแนวทางการประเมินเชิงปริมาณที่อิงต่อเปอร์เซ็นต์ของพื้นที่ที่เป็นสนิมบนตัวอย่างทดสอบ ขั้นตอนการปฏิบัติเฉพาะคือ หลังจากเสร็จสิ้นการทดสอบ แบ่งพื้นผิวของตัวอย่างออกเป็น 10 ระดับ (ระดับ 0-9) โดยระดับ 0 แสดงถึงไม่มีปรากฏการณ์กัดกร่อน และระดับ 9 บ่งบอกว่าพื้นที่กัดกร่อนเกินกว่า 50% ผู้ประเมินต้องวัดสัดส่วนของพื้นที่กัดกร่อนอย่างแม่นยำโดยใช้แผนภาพอ้างอิงมาตรฐานหรือวิธีการนับตารางตาข่าย เลือกระดับที่เหมาะสมที่สุดเป็นหลักเกณฑ์การประเมินผลขั้นสุดท้าย วิธีนี้เหมาะสำหรับการรับรองคุณภาพของการป้องกันพื้นผิว เช่น สารเคลือบและการชุบ มีคุณสมบัติเด่นคือการมองเห็นได้ชัดเจนและเปรียบเทียบกันได้สูง มีข้อกำหนดที่ชัดเจนในมาตรฐาน GB/T 6461 ในการประยุกต์ใช้จริง มักใช้เกณฑ์การผ่านที่ระดับ 7 (พื้นที่กัดกร่อนไม่เกิน 0.25%) หรือระดับ 9 (พื้นที่กัดกร่อนไม่เกิน 0.1%) เป็นหลักเกณฑ์การประเมิน
(2) วิธีการประเมินโดยการชั่งน้ำหนัก
วิธีการประเมินโดยการชั่งน้ำหนักประเมินความรุนแรงของการกัดกร่อนเชิงปริมาณผ่านการวัดการเปลี่ยนแปลงมวลของตัวอย่างก่อนและหลังการทดสอบอย่างแม่นยำ ขั้นตอนการดำเนินการรวมถึง ก่อนการทดสอบ ทำการขจัดสิ่งปนเปื้อนและอบแห้งตัวอย่าง บันทึกมวลเริ่มต้น m₁ โดยใช้เครื่องชั่งวิเคราะห์ที่ความละเอียดไม่ต่ำกว่า 0.1 มิลลิกรัม หลังการทดสอบ ดำเนินการตามขั้นตอนมาตรฐานรวมถึงการกำจัดผลิตภัณฑ์การกัดกร่อน การล้างและอบแห้ง จากนั้นชั่งน้ำหนักอีกครั้งเพื่อรับมวลสุดท้าย m₂ การสูญเสียมวล Δm=m₁-m₂ สะท้อนอัตราการกัดกร่อนของวัสดุโดยตรง วิธีนี้เหมาะสมเป็นพิเศษสำหรับการวิจัยความต้านทานการกัดกร่อนของแผ่นโลหะพื้นฐาน สามารถคำนวณอัตราการกัดกร่อน (กรัม/ตร.ม.²·ชม.) ตามมาตรฐาน GB/T 16545 ควรทราบว่า สำหรับตัวอย่างที่เคลือบผิว วิธีนี้อาจให้ค่าเบี่ยงเบนเนื่องจากการลอกของชั้นเคลือบ จึงต้องประเมินร่วมกับการสังเกตรูปร่างผิว
(3) วิธีการประเมินโดยการสังเกตการกัดกร่อน
วิธีการประเมินโดยการสังเกตการกัดกร่อนใช้หลักเกณฑ์การตัดสินเชิงคุณภาพโดยพิจารณาจากการเกิดปรากฏการณ์กัดกร่อนบนพื้นผิวตัวอย่าง ซึ่งเป็นวิธีการประเมินอย่างรวดเร็วที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในการผลิตอุตสาหกรรมปัจจุบัน หลักเกณฑ์การตัดสินรวมถึง ภายในรอบการทดสอบที่กำหนด หากพื้นผิวตัวอย่างไม่ปรากฏจุดกัดกร่อน สนิม ตุ่มพอง หรือการลอกของสารเคลือบที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ให้ถือว่าผ่านเกณฑ์ ในทางตรงกันข้ามถือว่าไม่ผ่านเกณฑ์ วิธีนี้มีการดำเนินงานง่ายและมีประสิทธิภาพการประเมินสูง เหมาะสมเป็นพิเศษสำหรับการตรวจสุ่มคุณภาพในการผลิตจำนวนมาก ตามมาตรฐาน GB/T 1771 การสังเกตต้องดำเนินการภายใต้สภาพแสงสว่างมาตรฐาน โดยใช้แว่นขยาย 10 เท่าเมื่อจำเป็น สำหรับผลิตภัณฑ์พิเศษ อาจกำหนดตัวบ่งชี้การประเมินเพิ่มเติม เช่น สีและรูปร่างของผลิตภัณฑ์การกัดกร่อน
(4) วิธีการวิเคราะห์ทางสถิติของข้อมูลการกัดกร่อน
วิธีการวิเคราะห์ทางสถิติของข้อมูลการกัดกร่อนประมวลผลชุดข้อมูลการทดสอบหลายชุดโดยใช้หลักการทางสถิติทางคณิตศาสตร์เพื่อประเมินความน่าเชื่อถือและความสามารถในการทำซ้ำได้ของข้อมูลการกัดกร่อน การประยุกต์ใช้เฉพาะรวมถึง การคำนวณค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานและสัมประสิทธิ์ของการแปรปรวนของอัตราการกัดกร่อน การสร้างกราฟเส้นเชิงลึกของการกัดกร่อน-เวลา และการสร้างแบบจำลองการพยากรณ์การกัดกร่อน แม้ว่าวิธีนี้จะไม่ได้ใช้โดยตรงสำหรับการกำหนดคุณภาพของผลิตภัณฑ์แต่ละชิ้น แต่ก็มีบทบาทที่ไม่อาจแทนกันได้ในการวิจัยและพัฒนาวัสดุใหม่ การปรับปรุงกระบวนการ และการพยากรณ์อายุการใช้งาน ผ่านการวิเคราะห์ความแปรปรวน (ANOVA) สามารถระบุผลกระทบที่สำคัญของพารามิเตอร์กระบวนการที่แตกต่างกันต่อความต้านทานการกัดกร่อน เพื่อให้การสนับสนุนข้อมูลสำหรับการปรับปรุงคุณภาพ วิธีนี้เป็นไปตามข้อกำหนดของ GB/T 6379 เกี่ยวกับความแม่นยำของวิธีการวัดและผลลัพธ์
สาม. มาตรการทางเทคนิคการควบคุมความคลาดเคลื่อนระบบ
เพื่อให้มั่นใจในความแม่นยำและความสามารถในการทำซ้ำได้ของผลการทดสอบ จำเป็นต้องดำเนินมาตรการที่มีประสิทธิภาพเพื่อลดความคลาดเคลื่อนระบบ วิธีการสามแบบต่อไปนี้แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพที่โดดเด่นในการปฏิบัติ:
1. วิธีการแก้ไขโดยการสืบย้อนกลับทางการวัด
สอบเทียบเครื่องมือวัดพารามีเตอร์หลักของห้องทดสอบละอองเกลือ (เช่น เซ็นเซอร์อุณหภูมิและตัวเก็บตะกอน) เป็นระยะๆ ที่สถาบันการวัดที่ได้รับการยอมรับจากรัฐ เพื่อรับค่าการแก้ไขจากใบรับรองการสอบเทียบ ในการประมวลผลข้อมูลการทดสอบ ดำเนินการคำนวณทางพีชคณิตระหว่างค่าที่วัดได้และค่าการแก้ไขเพื่อขจัดความเบี่ยงเบนของเครื่องมือ แนะนำให้มีรอบการสอบเทียบไม่เกิน 12 เดือน ซึ่งควรลดเหลือ 6 เดือนสำหรับอุปกรณ์ที่ใช้บ่อย ในเวลาเดียวกัน ควรรักษาเอกสารประวัติเครื่องมือ เพื่อบันทึกข้อมูลการสอบเทียบในอดีต วิเคราะห์แนวโน้มการเบี่ยงเบน และแจ้งเตือนล่วงหน้าเกี่ยวกับความผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้น
2. วิธีการตรวจสอบโดยการทดแทนด้วยตัวอย่างมาตรฐาน
ใช้ตัวอย่างมาตรฐานที่มีคุณสมบัติการต้านทานการกัดกร่อนที่รู้จัก (เช่น แผ่นเหล็กม้วนเย็นเกรด CR4) สำหรับการทดสอบคู่ขนานภายใต้เงื่อนไขการทดสอบที่เหมือนกัน โดยการเปรียบเทียบผลการทดสอบที่วัดได้ของตัวอย่างมาตรฐานกับค่าอ้างอิงมาตรฐาน เพื่อประเมินความแม่นยำของระบบการทดสอบ หากความเบี่ยงเบนเกินขอบเขตที่อนุญาต จำเป็นต้องสำรวจพารามิเตอร์กระบวนการ เช่น ความเข้มข้นของสารละลายเกลือ ค่า pH และความดันการพ่นละออง วิธีนี้สามารถตรวจพบสภาพผิดปกติของการทดสอบได้ทันท่วงที เพื่อป้องกันความเบี่ยงเบนระบบของข้อมูลตัวอย่างจำนวนมาก และเป็นไปตามข้อกำหนดการควบคุมคุณภาพห้องปฏิบัติการ GB/T 27025
3. วิธีการทดสมดุลแบบสมมาตร
เมื่อสงสัยว่ามีความเบี่ยงเบนเชิงทิศทางในเงื่อนไขการทดสอบ สามารถออกแบบการทดสอบสองครั้งแบบสมมาตร โดยรักษาเงื่อนไขให้เหมือนกันทั้งหมด ยกเว้นการเปลี่ยนตัวแปรเดียวที่อาจก่อให้เกิดความคลาดเคลื่อน (เช่น มุมวางตัวอย่างหรือทิศทางการพ่น) เพื่อให้สัญลักษณ์ของความคลาดเคลื่อนในการทดสอบทั้งสองครั้งตรงกันข้าม โดยใช้ค่าเฉลี่ยเลขคณิตของผลทั้งสองครั้งเป็นตัวประมาณค่าที่แท้จริง เพื่อขจัดความคลาดเคลื่อนระบบได้อย่างมีประสิทธิภาพ ตัวอย่างเช่น การวางตัวอย่างเดียวกันที่ความสูงต่างกันภายในห้องทดสอบ ความแตกต่างของอัตราการตกของละอองเกลือระหว่างตำแหน่งบนและล่างจะก่อให้เกิดอัตราการกัดกร่อนที่เบี่ยงเบนในทิศทางตรงข้าม การประมวลผลโดยใช้ค่าเฉลี่ยจะเพิ่มความน่าเชื่อถือของข้อมูล
สี่. ข้อควรระวังที่สำคัญในการประยุกต์ใช้จริง
การประยุกต์ใช้ระบบวิธีการข้างต้นต้องปฏิบัติตามหลัก “วิเคราะห์ปัญหาเฉพาะหน้าเป็นกรณีๆ ไป” สำหรับแผงตัวถังยานยนต์ แนะนำให้ใช้วิธีการประเมินโดยการให้ระดับร่วมกับวิธีการประเมินโดยการสังเกตการกัดกร่อน สำหรับเหล็กวิศวกรรมทางทะเล ควรใช้วิธีการประเมินโดยการชั่งน้ำหนักเป็นหลัก ประกอบกับการวิเคราะห์ทางสถิติเพื่อพยากรณ์อายุการใช้งาน การฝึกอบรมผู้ปฏิบัติงานอย่างมืออาชีพมีความสำคัญอย่างยิ่ง ต้องชำนาญในรายละเอียดทางเทคนิคของมาตรฐาน เช่น GB/T 10125 และ ASTM B117 นอกจากนี้ ควรจัดตั้งขั้นตอนการปฏิบัติงานมาตรฐาน (SOP) สำหรับการเก็บรักษาตัวอย่างหลังการทดสอบ รูปแบบการบันทึกข้อมูล และการประเมินความไม่แน่นอน เพื่อให้มั่นใจถึงการติดตามย้อนกลับและการทำซ้ำได้ตลอดกระบวนการทดสอบ
ความเป็นวิทยาศาสตร์และความแม่นยำของการประเมินผลการทดสอบห้องทดสอบละอองเกลือขึ้นอยู่กับการเลือกวิธีการอย่างเหมาะสมและการควบคุมความคลาดเคลื่อนระบบอย่างมีประสิทธิภาพ วิธีการประเมินโดยการให้ระดับ การประเมินโดยการชั่งน้ำหนัก การประเมินโดยการสังเกตการกัดกร่อน และการวิเคราะห์ทางสถิติของข้อมูลการกัดกร่อน ประกอบเป็นวิธีการประเมินผลที่ครบถ้วน โดยแต่ละวิธีเหมาะสมกับสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน เครื่องมือทางเทคนิคที่รวมถึงการสืบย้อนกลับทางการวัด การทดแทนด้วยมาตรฐาน และการทดสอบแบบสมมาตร สามารถเพิ่มความน่าเชื่อถือของข้อมูลการทดสอบได้อย่างมาก ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการจดจำภาพและอัลกอริทึมปัญญาประดิษฐ์ในอนาคต ระบบการประเมินอัตโนมัติจะค่อยๆ แทนที่การให้ระดับด้วยมนุษย์ อย่างไรก็ตาม หลักการพื้นฐานของมาตรฐานและแนวคิดการควบคุมความคลาดเคลื่อนยังคงเป็นหลักชัยของการรับประกันคุณภาพ ผู้ปฏิบัติการทดสอบควรทำความเข้าใจอย่างลึกซึ้งถึงเนื้อหาทางเทคนิคของวิธีการต่างๆ และประยุกต์ใช้อย่างยืดหยุ่นในการปฏิบัติ เพื่อให้ได้ข้อมูลที่เชื่อถือได้ใกล้เคียงกับสภาพแวดล้อมการใช้งานจริงที่สุด ซึ่งจะให้การสนับสนุนทางเทคนิคที่แข็งแกร่งสำหรับการปรับปรุงคุณภาพผลิตภัณฑ์อย่างต่อเนื่อง