廉國輝

摘要：近年來我國綜合國力的不斷增強，工業(yè)的迅猛發(fā)展，涌現(xiàn)出大量的工業(yè)企業(yè)。在工業(yè)領域中，往往需要由專業(yè)的檢測人員對生產線中的各種設備進行提前檢查，以此確保設備能夠在工業(yè)生產中得以正常運行，而在這些設備中，有很大一部分設備都屬于無損設備，這些設備的內部結構精密，不易進行拆開檢查，這也使檢測人員通常需要采用無損檢測技術來完成檢測任務，紅外熱成像無損檢測技術相比于傳統(tǒng)的檢測技術來說，不僅不會對設備進行拆卸檢查，而且檢測精度也比后者高的多。

關鍵詞：紅外線熱成像技術;壓力容器;壓力管道

引言

紅外線是不可見的光線，屬于電磁波。物體表面溫度如果超過絕對零度（-273℃）即會輻射出電磁波，其中就有載有物體特征信息的紅外線。紅外熱成像技術是一種被動紅外夜視技術。通過光電紅外探測器將物體發(fā)熱部位輻射的功率信號轉換成電信號后，成像裝置模擬出物體表面溫度的空間分布，再經系統(tǒng)處理，形成熱圖像視頻信號，傳至顯示屏幕上，得到與物體表面熱分布相對應的熱像圖（即紅外熱圖像）。通過熱像圖可人為判斷被檢物體本身的結構特征。

1紅外熱檢測成像系統(tǒng)簡介

紅外熱檢測成像系統(tǒng)在紅外熱檢測中起關鍵作用。紅外熱檢測的成像系統(tǒng)大致經歷了三代：第一代以數(shù)目有限的探測單元為特征，第二代以二維N×M元焦平面陣列探測器為特征，第三代以“靈巧”凝視大焦平面陣列并帶有集成探測器后續(xù)信號處理電路為特征。在此對比較典型的成像系統(tǒng)（屬于第二代）作一介紹，由掃描器、監(jiān)控器、圖像數(shù)字化單元和磁帶機組成。掃描器的短波長鏡頭可監(jiān)測3.5～5.6μm波長范圍內的紅外輻射;在室溫條件下，測溫靈敏度可達0.05℃;掃描一幅可見圖像所需時間為0.4s。由于入射的輻射經鍺透鏡和雙六面體棱掃描投射到探測器上，因此按要求可覆蓋試件或部件的選擇面積。調焦范圍為14cm到無窮遠，而且在最小距離處，可以觀察到來自0.5mm2像元的應力細節(jié)。掃描器接收的輻射信息在監(jiān)視器上以黑白灰度圖像顯示，同時也可以經過圖像數(shù)字化單元將紅外圖像轉變成數(shù)字信息，并由磁帶機記靈下來。磁帶機的最快記錄速度為每秒一幅圖像。磁帶機存貯的數(shù)字圖像可送入圖像處理計算機進行圖像分析，可以作為一幅16種顏色線性細分的溫度輪廊圖顯示在高分辨率的彩色監(jiān)視器上，根據(jù)需要還可以提供輪廓上任一點或任何一條線上的溫度曲線。

2在生產過程中應用紅外熱成像無損技術的優(yōu)點以及缺點

2.1紅外熱成像無損檢測優(yōu)點

由于引進時間和技術的限制，這項技術還沒有在一些小企業(yè)中廣泛應用。然而，在一些大型生產企業(yè)中，使用這種設備進行檢測的優(yōu)勢正在逐漸顯現(xiàn)。首先，這項技術最突出的特點是安全。因為它的基本工作原理是物體發(fā)出的熱量不同，在工作過程中，只要設備開始正常工作，工人就不再需要過多地操作設備。傳統(tǒng)的檢驗方法要求工人有一定的工作經驗，因為在設備檢驗過程中，需要人工對設備進行檢驗。一般生產企業(yè)的情況比較好，但對于壓力容器來說，一般都是大型機器，這是很危險的。如果在測試過程中出現(xiàn)一個微小的錯誤，不僅會導致生產過程的失敗，還會對操作人員自身的安全造成極大的威脅。當紅外熱成像用于測試機器和設備時，操作人員不需要觸摸待測試的機器，只需要一個人打開測試設備。大大提高了檢測過程中的安全性能。其次，因為這種檢測設備直接依賴于檢測設備在運行過程中發(fā)出的熱量，所以靈敏度相對較高。熱量的微小變化可以準確地反映在檢測值中。避免操作員手動操作造成的錯誤。最后，使用這種技術進行設備檢查，省時省力。一般來說，對這樣大規(guī)模的生產設備進行一次檢查需要很多員工進行協(xié)調和配合，操作過程非常復雜。利用物體散發(fā)的熱量來檢查設備。完成整個檢查過程只需一分鐘。檢查的效率大大提高也節(jié)省人力和成本。

2.2紅外熱成像無損檢測技術應用中存在的不足

由于紅外熱成像無損檢測技術較為先進，并且需要依賴相應的檢驗設備才能進行，這也使該技術仍舊處于研發(fā)階段，大多數(shù)發(fā)展規(guī)模不大的企業(yè)也沒有多余的資金來引入這種檢測設備，這也使該技術的引入與推廣需要花費較高的成本。此外，由于不同的機器在散發(fā)熱量上往往存在較大差異，而只利用該設備來對散發(fā)熱量之間的差異進行檢測，是難以對設備的具體運行狀況進行準確說明的，這也使該技術在檢測過程中常常會受到外界環(huán)境因素及溫度的影響。因此，要想確保這項技術能夠得以可靠進行，就必須要做好檢測前的環(huán)境處理工作，并且對于一些體積較大的設備，如果兩側溫度的差異較大，是不適用于運用這種技術來進行設備檢測的。

3紅外熱成像檢測技術在壓力容器和壓力管道檢測中應用

圖1是用菲力爾紅外熱成像設備T620拍攝的某石化企業(yè)換熱器局部彩色照片和紅外熱成像照片。該圖組中紅外熱成像中顏色越亮的部位表明表面溫度越高，溫度變化在8～89℃。從該圖組中彩色照片上看，該換熱器外部宏觀無明顯異常;從紅外熱成像圖像上可以看出，該臺換熱器外部隔熱層狀態(tài)及隔熱層絕熱效果良好。由于換熱器殼程筒體溫度傳遞到換熱器的鞍座，鞍座金屬部位外部無隔熱層，導致鞍座金屬部位溫度高，紅外線輻射強度大，形成的圖像顏色與周圍環(huán)境形成的顏色產生鮮明的對比。圖2是用菲力爾紅外熱成像設備T620拍攝的某石化企業(yè)反應器局部彩色照片和紅外熱成像照片。該圖組中紅外熱成像中顏色越亮的部位表明表面溫度越高，溫度變化在26.9～231℃。從該圖組中彩色照片上看該反應器外部隔熱層金屬皮局部異常銹蝕;而從紅外熱成像照片上看，可以發(fā)現(xiàn)，該反應器局部圖像顏色與周圍顏色產生了鮮明的對比。紅外熱成像照片中光標處顯示溫度為223℃，說明反應器該處外部隔熱層絕熱效果很差。對紅外熱成像照片中溫度異常位置進行驗證，發(fā)現(xiàn)反應器該位置隔熱層質量很差，局部存在隔熱層下沉、脫落、缺失。這導致該反應器局部熱量流失，增加了生產能耗，可能會影響工藝生產。

結語

紅外熱檢測具有基本理論基礎和精確的紅外監(jiān)測設備，從理論上和實踐上可行。紅外熱檢測應用于壓力容器尤其是石化行業(yè)關鍵設備檢驗具有重大的經濟意義和社會意義，具有很好的發(fā)展前景。

參考文獻：

[1]宋天民.無損檢測新技術[M].北京：中國石化出版社，2018.（1）.

[2]程玉蘭.紅外診斷探傷實用技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2019.