在用压力管道检测中红外热成像技术的应用探讨

耿一凡

江苏省特种设备安全监督检验研究院盐城分院 盐城市 22400

摘要：在近红外热成像技术检测流程中必须遵守一定的常识,而根据中国国内相关学者的研究成果,加压管路外墙温度控制也会受较多种因素的限制,包括:加压管路壁厚等。当然不同的流体气温及速度,也会直接影响到加压管路内外的热系数。根据以上这些原因,对被测试压力管道来说,在测试过程中产生的流体特性、流体温度、管子材质等都处于一定值。而此时,当压力管道壁厚产生反常甚至是材质导热性能也产生反常的情形下,管子外表层的工作温度就会产生变化,而通过外部温度变化情况就可以表现出受压管线的缺陷。因此期待以本文的研究成果,给有关人员指明参考价值。

关键字:近红外热成像技术;压力管道测量;应用

由于工业产业发展的迅速发展,许多的石化厂或者变电所中也对各种压力管线展开了应用,不过在这里面却出现了泄露或者爆炸等相关的安全事故。而造成各种压力管线泄露和爆炸发生的重要因素还包括金属锈蚀、焊缝焊接裂纹或者材质劣化等相关方面的原因,所以对各种压力管线开展检测工作特别关键。红外热成像检测技术也很适宜地应用于对压力管道的测试中,其重点一般是对其内在壁厚减薄这一方面加以测试。而由于红外热成像技术具有非接触式、快速定位扫描并且对人体不会损伤等相关特性,其对于压力管道的内在蚀坑和壁厚减薄等相关方面的测试也具有较大的优越性。

一、红外热成像技术概述

随着无损热检测技术的发展,近红外热成像技术也在无损测量中获得了广泛应用,这与其在实际使用中的优点有着密切联系,包括:测量迅速、无损、不接触等。而通过对有关的物理知识研究表明,虽然所有物质都存在着放出大量电磁热量甚至是大量吸收电磁热射线的特点,但这些特点也会受较多各种因素的直接影响,如:周围环境温度、被测量物质的形状等。在对被检查物品的使用远红外热成像技术流程中,红外线热像仪可以利用物体的放射特征对物品表面的温度场进行了检测,从而将物品的内部表面、外部轮廓等特征表现了出来,并通过在屏幕中所呈现的灰度差将被检查物品各个部位的温度、温度差等做出了反应,让人类对事物的观测不再局限在可见光范畴内,在红外线波束上同样有收获,在具体的使用流程中检测系统还包括了红外线检测设备、成像装置及分析系统等。据国内外的现有文献研究,近红外线热像仪可以在使用过程中产生很大的温度分辨率,并且可以把被测量物体表面的温度场变化直接地表现出来,因此不管是处在运动状态下的被测量物体,或者小物件都可以获得很大的检测准确度。与此相应的是费用相对较高,且对温度敏感较强,因此无法进行高效地推广应用。

二、红外热成像技术的相关原理

红外热成像技术的现实情况中,红外线检测装置、热图像设备和分析技术都是其重要的组成部分。因为只要是在绝对固定的或零速之上的物体,均有电子辐射现象的存在,并且它们也都是热放射源。然而,如果是某种物体内的物质缺陷所存在的,则很容易使物体的热辐性质发生改变。这也就造成了物体使用中存在的相应缺陷,而利用红外热成像技术则可以通过对金属辐照情况和混凝土表面状况进行检测,从而对物体内的质量缺陷及其所在情况做出了评估。能够对红外热成像技术在实际应用中做出更深刻的认识,它所存在的特点主要是包括了以下四个方面:(1)红外探测仪器目前在广泛使用中,其焦距通常在二十cm以上,而且还能够实现无线延伸,这也就使得红外热成像技术在实际应用中,可以将它广泛使用于无接触性大面积的建筑物上。(2)由于紫外线探测仪件在使用中,能对紫外线产生一定的反射,从而不致受到周围环境的干扰。(3)就是由于红外热成像技术分辨率很高,这也会使人们通过红外进行测量时的准确度很高。(4)也就是基于近红外热成像技术在实现高温检测时,由于它可以测量的温度区域范围相当大。这也就让它在实际使用时的覆盖范围也相对较大,并且同时还可以对动态和静止的实时高温变化实现精确检测。

三、红外热成像技术检测依据及范围

在近红外热成像的测量流程中必须遵守相应的常识,而根据中国国内相关学者的研究成果,气压管线外壁热度会受较多种因子的影响,包括:气压管线壁厚等。当然不同的流线温度及速度,也会影响到气压管线内外的热力系数。根据以上这些原因,对被测试压力管线来说,在测试过程中的流线特征、流体工作温度、管子材质等都是一定值。而此时,当受压管线壁厚出现异常甚至是材质导热性能也发生了反常的前提下,管子外表层的工作温度就会发生了变化,而通过外部温度变化情况就可以表现出受压管线的内部缺陷。

各种的热无损探测技术都有对应的应用领域,近红外热成像技术对常用的高压管线、压力容器等都有很强的热探测效应,但在探测过程中也产生了导热性问题和隔热性问题。常用的导热性缺点有夹钨、不填充、局部整体较薄、单面不能焊透等;其隔热性缺点则有不熔合、吻突、夹渣、裂缝和根部不能焊透等。

不管是导热性问题或是隔热性问题,在压力钢管生产制造过程中,所采用的热无损测试方法都可以很合理的识别出这些情况,以便于及时做出对症解决。高压管线输送的物质一般存在腐蚀性、易燃易爆等的特征,随着年限的增长,管线会发生锈蚀现象,导致高压管线局部变薄,此时在测试过程中应充分考虑到高压管线应用时期较长、工程要求复杂等一些原因,使用常规超声检查具有很大的困难,不过根据上述对红外热成像技术简介中优点的剖析,红外热成像技术在高压管线测试中易于运用。

四、近红外热成像技术在压力管线测量中的运用

(一)红外热成像设备的使用

压力管道在进行测试的过程中,因为压力管道工作环境的特点,大大提高了试验人员进行测试工作的艰苦程度,以便于更好地提高红外热成像设备的应用效率,从而保证了测试工作的顺利完成。因此测试人员更加需要熟练掌握红外热成像装置的基本操作方法,以确保在各种实际应用情景下,都能够使得红外热成像技术能够更加满足于测试工作的客观需要。这也就是过去测试人员除了进行自身教学,自己提高技术以外,工作单位还必须举办的各种培训活动,比如专家座谈会、技术竞赛等的各种方法,从而使得整个红外热成像装置的应用效率始终保持在一种比较良好的发展态势,更加符合实际的应用需要。同时根据压力管道测试工作的客观特点,有必要对红外热成像装置及其相应技术设备进行必要的技术提升、更新,并借助于技术升级,以稳步实现测试效果、减少测试周期,从而提高测试准确度。

(二)对压力管道检测部位进行评估

对某一加压管线检测采用在红外图像技术过程中,采用的设备有红外线热像仪,反应波段范围为8-14mm,在三十摄氏度状况下的高温清晰度可以达零点零七摄氏度。其采用的检测设备是:从加压源中选取管道泵,再经过加压管路构成环流体系,其流体阻力主要是水,将水温控制在20-80摄氏度之间,在整体循环过程中部分区域还预先设定好了缺陷值和不同的管子厚度和相应工作温度等。结果显示,当环境温度高于流体工作温度时,此时的紫外线热像仪会收到干扰,对测量敏感度较低;当温度低于流体温度时,管子内部温度差对测量的敏感度作用很大,管内外环境温度提高后对应的敏感度也提高;在缺点方面,若缺口范围越大、缺口深度与壁厚差值也越大,则对应的敏感度越高,因此流体在低速状况下的敏感度检测略高于在高速状况。

五、结论

随着中国科技力量的迅速发展,红外线成像技术日趋完善,它在压力管线监测活动中的广泛应用,实现了压力管线监测的实时性和精确度。工作人员在检查环节中,对压力管线的工作状况做出了必要的总结分析,为维修保养工作的全面开展创造了条件。而想要更好地充分发挥红外热成像技术在压力管线检查中的积极作用,就必须汲取以往有益经验,积极进行红外热成像技术应用技术系统的建设,以充分适应压力管线检查、维修工作开展,以及管线中实际数据的应用需要。

参考文献

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