压力容器无损检测_红外热成像检测技术

压力容器检测

专题论坛　

压力容器无损检测

———红外热成像检测技术

沈功田张万岭　(中国特种设备检测研究中心,北京　100013) (河北大学质量技术监督学院,保定　071051)摘　要:红外热成像检测技术是20世纪60年代开始,目前正逐步成熟的一种无损检测方法,已被广泛应用于高温压力容器的在线检测,并在常温压力容器疲劳损伤检测方面得到初步应用。文章介绍了国内外压力容器红外热成像检测技术的现状,给出了检测高温压力容器内衬和常温压力容器高应力部位的案例。

关键词:红外线;热成像;压力容器;检测;综述

中图分类号:TG115.28 文献标识码:A 文章编号:100026656(2004)1020523206

N ON DESTRUCTIVE TESTING OF PRESSURE VESSE LS:

THERMAL/INFRARED TESTING

SHEN G ong2tian

(China S pecial Equipment Inspection and Research Center,Beijing100013,China)

ZHANG W an2ling

(The College of Quality and Technical Supervision of Hebei University,Baoding071051,China) Abstract:Thermal/Infrared testing(TIR)technique is a progressively mature nondestructive testing method which was begun in1960s.TIR has been widely used in high temperature pressure vessel testing on2line.It also has been applied to testing of fatigue damage for normal temperature pressure vessel in recent years.This paper introduces the progress of TIR for pressure vessel at home and abroad.The TIR exam ples for inner insulation evaluation of high temperature pressure and high stress concentration area testing of normal temperature pressure vessel are given.

K eyw ords:Infrared;Thermography;Pressure vessel;Test;Review

1　概述

红外辐射是所有物体存在的自然现象,1800年英国科学家WILL ION HERCHELL首先发现了红外线的存在。国际上工业发达国家于20世纪50年代初发展了测量物质温度的红外检测技术。20世纪60年代初美国首先开发出红外热成像技术和设备,并率先应用于军事领域。随后,红外检测技术在航天、航空、医学、建筑、电力、冶金、石化、材料和医疗诊断等领域得到了广泛的应用和发展[1,2]。目前红外技术的应用领域主要包括红外测温、红外热成

收稿日期:2004209201像、红外遥感、红外报警和红外加热五大方面,另外,红外技术在红外气体分析、红外光谱分析、红外测湿等方面也得到广泛应用。

红外热成像是由点到面实时显示被测物体表面的温度分布,是红外测温技术的重大发展。目前世界上有多种红外热像仪出售。美国无损检测学会已将其列为正式的特种无损检测方法之一,并已开展Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ级无损检测人员的培训和考核工作。在工业设备的无损检测方面,人们主要是利用红外热成像技术监测电气设备、动力机械设备和高温设备的运转状况,以及早发现故障的隐患。

目前,红外热成像技术主要应用于高温压力容器热传导的在线检测和对常温压力容器的高应力集

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第26卷第10期2004年10月无损检测

ND T

Vol.26　No.10

Oct.　2004

中部位检测。对高温压力容器的检测可以及时发现压力容器内衬的损伤和内部的结焦、堵塞等异常情况,对常温压力容器的高应力集中部位的检测,可以及早发现早期疲劳损伤情况,这样既可以直接诊断压力容器运行的状态,也可以给出停产后压力容器的重点检修部位。

本文综述了国内外红外热成像检测技术现状和现场压力容器检测的特点。

2　红外热成像检测在无损检测中的应用红外热成像技术应用于广泛的工业领域、大的温度范围、各种材料类型及各种试验模式。较成熟的应用领域如下:

(1)复合材料和结构

使用纤维增强型复合材料制造的元件和结构特别适合进行红外热成像的无损检测。这些材料损伤的特点是缺陷平行于材料的表面,而且热传导率较低。目前已有许多对复合材料和结构内部损伤(特别是撞击损伤)进行红外热成像检测应用的报道[3,4]。另外,由于复合材料的各向异性,因此人们用红外热成像技术测量复合材料的热传导特性来评价复合材料的特性[5,6]。

(2)热传导分析

主要用于对热量交换设备进行热交换效率的分析[7～9],也可对材料特性进行评价。

(3)建筑物检测

用于评价新建建筑物的加热、通风和制冷系统是否满足设计规范的要求,探测建筑物结构墙体或屋顶的潮湿状况,也用于测试屋门、窗的密封和墙内的线路管路布局及开孔等。

(4)电力传输系统

电力传输系统的检测是红外热成像应用最普遍的领域之一,其主要目的是测量电路接头部位的高温区,以发现接触不良的部位。

(5)路面、桥面和地下通道的探测

用于探测路面和桥面表面铺设材料与基体的分层缺陷,美国ASTM已有这方面的红外检测标准。

(6)汽车发动机及转动系统

用于评价汽车发动机及整流罩运行过程等。

(7)粘接材料和结构

用于检测粘接材料和构件粘接界面的质量。

(8)焊接和焊接结构

检测焊接过程焊件的冷却率,来指导焊接工艺

的制订。

(9)应力分析

热成像应力分析是基于材料的热弹效应原理,即材料由应力引起的动力学变化可以引起温度的改变。这一方法可以非接触测量材料的应力,也可以检测材料或结构内的损伤和缺陷[10,11],也有人尝试检测压力容器上的缺陷[12]。

3　国内红外热成像技术研究现状

我国对红外检测技术的研究始于20世纪70年代初,通过30年来的努力研究与开发,这一技术在国内已得到越来越广泛的应用[13,14]。我国电力系统是研究开发与应用红外热成像无损检测技术较早的行业,1975年西安热工所与昆明物理所等单位联合研制了我国第一台HRD21型红外热像仪,1996年苏州热工所研制成功了HSY201型红外扫描测温仪。近20年来电力系统引进了约50台红外热像仪,广泛应用于电力设备裸露载流体及接头热状态的检测。

中国特种设备检测研究中心、中科院沈阳金属所、天津石化公司等单位开展了金属试样、压力容器和压力管道缺陷的热传导分析、断裂力学和应力分析等方面的研究工作[15,16],并对液化石油气储罐、反应器、加热炉和高温压力管道等设备开展了成功的红外热成像检测应用工作。

房屋热诊断技术在我国也已开始应用,采用红外检测技术可以诊断出建筑物外墙面的剥离、沙浆空洞、结露、水渗漏、墙板渗漏的走水路线以及大型建筑物输热系统的热损失等。另外,红外热成像技术在印刷电路板的故障检测、陶瓷工业、机械加工工业等方面也有应用。

在检测标准的制订方面,我国与国外相比还有一定差距,目前只有基础标准G B/T12604.9—1996《无损检测术语　红外检测》和应用标准G B8174—1987《设备及管道保温效果的测试与评价》,在压力容器的检测方面还是空白。

在检测人员资格认可方面,2003年8月国家质量监督检验检疫总局颁布的《特种设备检验检测人员考核与监督管理规则》正式将红外热成像技术作为特种设备(包括压力容器)检测的无损检测方法之一。自此,压力容器的红外热成像检测工作已正式纳入我国的特种设备安全监察法规体系,得到政府的正式认可。

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