壓力管道檢測(cè)中紅外熱成像技術(shù)的應(yīng)用

鄧佩紅

（廣東省特種設(shè)備檢測(cè)研究院茂名檢測(cè)院，廣東佛山 528251）

壓力管道檢測(cè)中紅外熱成像技術(shù)的應(yīng)用

鄧佩紅

（廣東省特種設(shè)備檢測(cè)研究院茂名檢測(cè)院，廣東佛山 528251）

在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)和科技技術(shù)快速發(fā)展的情況下，紅外熱成像技術(shù)也得到了相應(yīng)的發(fā)展，所以被相關(guān)行業(yè)廣泛運(yùn)用。而在對(duì)壓力管道進(jìn)行檢查的時(shí)候，人們要對(duì)相關(guān)的信息進(jìn)行收集，這就必須要使用紅外熱成像技術(shù)。簡(jiǎn)述了紅外熱成像技術(shù)相關(guān)原理，從而深入分析了對(duì)壓力管道檢測(cè)時(shí)，紅外熱成像技術(shù)的具體檢測(cè)對(duì)象以及實(shí)際運(yùn)用。

紅外熱成像技術(shù)；壓力管道；具體應(yīng)用

隨著工業(yè)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，很多的石油化工廠以及電站都對(duì)壓力管道進(jìn)行了使用，但是在這其中也發(fā)生了泄漏以及爆炸等相關(guān)的安全事故。而導(dǎo)致壓力管道泄漏以及爆炸事故的原因有腐蝕、焊縫焊接開(kāi)裂以及材料劣化等方面的因素，所以對(duì)壓力管道進(jìn)行檢查工作尤其重要。紅外熱成像檢查技術(shù)很適合使用在對(duì)壓力管道檢測(cè)中，其主要是對(duì)其壁厚減薄方面進(jìn)行檢測(cè)。因?yàn)榧t外熱成像技術(shù)有著非接觸、快速位置掃描以及對(duì)人體沒(méi)有傷害等相關(guān)特點(diǎn)，其在壓力管道內(nèi)部蝕坑以及壁厚減薄等方面的檢測(cè)有著很大的優(yōu)勢(shì)。

1 紅外熱成像技術(shù)的相關(guān)原理

依據(jù)物理中的力學(xué)理論知識(shí)，能夠?qū)ξ镔|(zhì)分組運(yùn)動(dòng)時(shí)，出現(xiàn)紅外線熱輻射的現(xiàn)象進(jìn)行深入了解。所以就能夠利用以上特點(diǎn)，使用紅外線檢測(cè)設(shè)備，以此對(duì)物質(zhì)熱輻射信號(hào)實(shí)行收集工作，并且使用相應(yīng)技術(shù)方式把功率信號(hào)轉(zhuǎn)換成為電信號(hào)，進(jìn)而使人們將物質(zhì)中存在的基本信息加以掌握。因此，紅外熱成像技術(shù)即是經(jīng)過(guò)紅外線儀，對(duì)物質(zhì)熱輻射紅外線波段信號(hào)實(shí)行采集工作，并且把波段信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，經(jīng)過(guò)設(shè)備儀器在顯示器中出現(xiàn)圖像信息以及溫度值的技術(shù)。由此可見(jiàn)，紅外熱成像技術(shù)在實(shí)際情況中，紅外探測(cè)設(shè)備、成像設(shè)備以及分析系統(tǒng)是其中關(guān)鍵的構(gòu)成部分。在上述內(nèi)容中就能夠知道，只要是絕對(duì)穩(wěn)定的零度之上的物質(zhì)，均有熱輻射現(xiàn)象出現(xiàn)，其都是熱輻射源。不過(guò)若是這種物質(zhì)內(nèi)部有質(zhì)量缺陷存在現(xiàn)象，則十分容易讓物質(zhì)內(nèi)部熱輻性質(zhì)有所變化。這樣就致使了物質(zhì)運(yùn)用時(shí)出現(xiàn)相應(yīng)問(wèn)題，而運(yùn)用紅外熱成像技術(shù)能夠?qū)彷椛洮F(xiàn)象和表面溫度實(shí)行測(cè)量，進(jìn)而對(duì)物質(zhì)內(nèi)部質(zhì)量缺陷所處位置進(jìn)行判斷。

根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，能夠?qū)t外熱成像技術(shù)在實(shí)際使用過(guò)程進(jìn)行深入的了解，其具有的特征主要是包括下面幾個(gè)方面：其一就是紅外線探測(cè)儀器在運(yùn)用時(shí)，其焦距在20cm之上，并且可以進(jìn)行無(wú)線延伸，這樣就使紅外熱成像技術(shù)在實(shí)際使用時(shí)，能夠?qū)⑵溥\(yùn)用在非接觸性大面積物體上。其二是因?yàn)榧t外線探測(cè)儀器在運(yùn)用時(shí)，會(huì)對(duì)紅外線形成相應(yīng)的反應(yīng)，所以不會(huì)遭到周邊環(huán)境的影響。其三就是紅外熱成像技術(shù)分辨率很高，這樣會(huì)讓人們使用紅外線進(jìn)行檢測(cè)時(shí)精確度很高。其四就是由于紅外熱成像技術(shù)在進(jìn)行溫度測(cè)量時(shí)，其能夠檢測(cè)的范圍比較大。這樣就讓其在實(shí)際應(yīng)用時(shí)范圍也很大，并且能夠?qū)?dòng)態(tài)以及靜態(tài)實(shí)時(shí)溫度變化進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量。

2 紅外熱成像技術(shù)在壓力管道中的具體檢測(cè)對(duì)象

對(duì)那些可以看見(jiàn)的設(shè)備，紅外熱成像相關(guān)產(chǎn)品都能明確全部連接點(diǎn)存在的熱隱患。對(duì)于因?yàn)楸黄帘味鴽](méi)有辦法進(jìn)行直接查看的部分，就能夠依據(jù)其存在的熱量傳導(dǎo)至外部部分上的詳細(xì)情況，以此作為媒介對(duì)其中存在的熱隱患進(jìn)行發(fā)現(xiàn)。對(duì)斷路器、導(dǎo)體以及母線還有一些其他部分運(yùn)行測(cè)試，紅外熱成像產(chǎn)品是不可替代的。不過(guò)紅外熱成像產(chǎn)品能夠十分方便的檢測(cè)回路過(guò)載以及三相負(fù)載不均衡情況，在目前紅外熱成像技術(shù)主要是使用在對(duì)火災(zāi)情況的偵測(cè)、對(duì)故障的檢查以及檢查真?zhèn)蔚确矫妗６M(jìn)行壓力管道檢測(cè)就是屬于故障檢查中的一種。

在壓力管道中，其氣孔、夾渣以及未熔合等缺陷都是隔熱性缺陷，而局部地方的減薄、未填滿(mǎn)以及咬邊相關(guān)缺陷是導(dǎo)熱性缺陷。而其中的氣孔、夾渣以及未焊透等相關(guān)的缺陷通常都是認(rèn)定其是在焊接的時(shí)候形成的，能夠經(jīng)過(guò)射線、超聲波以及渦流檢測(cè)等相關(guān)的方式發(fā)現(xiàn)。而管道在長(zhǎng)時(shí)間使用中不可避免的會(huì)有腐蝕以及沖刷的現(xiàn)狀出現(xiàn)，這樣就會(huì)致使局部減薄，這種情況可以使用超聲波進(jìn)行測(cè)厚操作。氮素對(duì)管線比較長(zhǎng)以及施工條件限制的情況下，檢測(cè)存在的難度還是很高的。而使用紅外線成像技術(shù)對(duì)壓力管道進(jìn)行局部減薄檢測(cè)，其能夠提升工作效率，同時(shí)還能夠隨時(shí)性地進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)。

3 物體表面的熱輻射情況

紅外線是因?yàn)槲矬w熱輻射而形成，其存在能量大小和物體表面溫度有很大關(guān)系。在物體表面存在著不穩(wěn)定性時(shí)，其表面熱輻射能量大小也不相同。在有關(guān)數(shù)據(jù)分析中表明，熱流注入為均衡性狀態(tài)，對(duì)沒(méi)有缺陷的物體而言，其正面以及背面熱輻射能量基本布局比較均衡。而若是物體內(nèi)部存在著相應(yīng)缺陷，存在缺陷位置熱輻射能量實(shí)際情況就會(huì)有變化。對(duì)一些隔熱性缺陷，使用正面檢測(cè)方法的時(shí)候缺陷存在的地方會(huì)由于熱量聚集而表現(xiàn)出熱點(diǎn)。在進(jìn)行背面檢測(cè)的時(shí)候，缺陷存在的地方則是初始冷點(diǎn)上。而對(duì)導(dǎo)熱性缺陷來(lái)講，在進(jìn)行正面檢測(cè)時(shí)，缺陷所處位置溫度是冷點(diǎn)。進(jìn)行背面檢測(cè)時(shí)，缺陷處在位置溫度為熱點(diǎn)。

4 紅外熱成像技術(shù)檢測(cè)的具體依據(jù)以及實(shí)驗(yàn)

4.1 紅外熱成像技術(shù)檢測(cè)的具體依據(jù)

經(jīng)過(guò)相關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，能夠發(fā)現(xiàn)壓力管道外壁溫度和管內(nèi)流體溫度差、材料熱導(dǎo)率以及管內(nèi)外熱系數(shù)等有很大關(guān)系。并且管內(nèi)給熱系數(shù)和管內(nèi)流速以及流體性質(zhì)有一定的關(guān)系，管外給熱系數(shù)還和風(fēng)速有一定關(guān)聯(lián)。所以對(duì)給定的正在使用的壓力管道，管道中流體溫度與特性是一定的，在管壁壁厚以及材料熱導(dǎo)率出現(xiàn)異常時(shí)，就會(huì)對(duì)管道外部溫度有影響。

經(jīng)過(guò)對(duì)表面材料溫度進(jìn)行測(cè)試，就能夠檢測(cè)到管道存在的相關(guān)問(wèn)題。

4.2 對(duì)管道局部缺陷進(jìn)行實(shí)際檢測(cè)的過(guò)程

目前準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)設(shè)備是HY-2001G紅外熱成像儀，非致冷焦平面型，其響應(yīng)的波段是8～14cm，其溫度分辨率在0℃。在進(jìn)行檢測(cè)工作時(shí)，在整個(gè)過(guò)程中的前期階段要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)裝置，將管道泵作為壓力源，使用規(guī)格不一樣壓力管道連接成為小循環(huán)系統(tǒng)。把水作為介質(zhì)，在系統(tǒng)中裝置水槽，經(jīng)過(guò)蒸汽加熱的方式讓水位保持在20～80℃，壓力管道中一些管段部分能夠預(yù)制缺陷，以此作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。其具體的實(shí)驗(yàn)方式是：依據(jù)壓力管道存在熱量傳導(dǎo)性質(zhì)，設(shè)置實(shí)驗(yàn)參數(shù)是管道缺陷尺寸，還有就是管道厚度以及介質(zhì)和環(huán)境溫差。在這其中管道缺陷尺寸、管道厚度都是經(jīng)由實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行設(shè)置。

在對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行設(shè)置時(shí)，其一般是選在在沒(méi)有太陽(yáng)直射的環(huán)境中，并且實(shí)驗(yàn)對(duì)象表面沒(méi)有漆層。詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：在環(huán)境溫度高于流體溫度時(shí)，紅外熱成像遭受外界影響程度比較大，而在對(duì)缺陷進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，其靈敏度比較低。在環(huán)境溫度低于流體溫度時(shí)，內(nèi)外溫度差在紅外熱成像中有著很重要作用，并且對(duì)缺陷檢測(cè)靈敏度而言，若是在溫差加大的情況下，其靈敏度也會(huì)提高。缺陷尺寸會(huì)直接影響紅外熱成像儀檢測(cè)靈敏度，并且經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)表明，缺陷深度和管道壁厚比愈大，其檢測(cè)敏感程度均會(huì)得到提高。除此之外，在實(shí)驗(yàn)中使用了流體低流速以及高流速檢測(cè)技術(shù)，在低流速情況下對(duì)缺陷檢測(cè)靈敏度要高于高速流。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，紅外熱成像技術(shù)在管道檢查工作中有著很大作用，在實(shí)際管道結(jié)構(gòu)中，其中一些局部管段存在著一些故障，這就對(duì)檢測(cè)信息質(zhì)量以及設(shè)施運(yùn)行形成相應(yīng)的影響。為了確保壓力管道能夠正常運(yùn)行，讓壓力管道檢查信息可靠度得到提升，就必須要把紅外熱成像技術(shù)應(yīng)用到其中，進(jìn)而把管壁中存在缺陷位置進(jìn)行正確反映。讓相關(guān)技術(shù)人員能夠及時(shí)有效地使用技術(shù)手段，保障壓力管道能夠正常使用。

[1] 才曉勇，李東青，李建軍.發(fā)展中的紅外熱成像技術(shù)[J].引文版：工程技術(shù)，2016，（6）：167.

[2] 陳家祥.在用壓力管道檢測(cè)中紅外熱成像技術(shù)的應(yīng)用[J].電子制作，2013，（20）：46.

[3] 吳志強(qiáng)，王兵.紅外技術(shù)在氨壓力管道定期檢驗(yàn)中的應(yīng)用[J].特種設(shè)備安全技術(shù)，2014，（2）：12-13.

A p p l i c a t i o n o f I n f r a r e d T h e r ma l I ma g i n g T e c h n o l o g y i n P r e s s u r e P i p e l i n e D e t e c t i o n

Deng Pei-hong

In the case of rapid development of market economy and technology，infrared thermal imaging technology has also been developed accordingly，so it has been widely used in related industries.In the pressure pipeline to check the time，people want to collect the relevant information，which must use infrared thermal imaging technology.In this paper，the principle of infrared thermal imaging technology is brief l y introduced，and the specif i c detection object and practical application of infrared thermal imaging technology for pressure pipeline inspection are deeply analyzed.

infrared thermal imaging technology；pressure piping；concrete application

U178

A

1003-6490（2017）08-0059-02

2017-06-05

鄧佩紅（1970—），女，廣東茂名人，技術(shù)員，主要從事壓力管道檢測(cè)中紅外熱成像技術(shù)工作。