壓力管道檢測中紅外熱成像技術的應用

朱旭晨 馬鵬 吳晨

摘要：隨著市場經濟和技術的飛速發展，紅外熱成像技術也得到迅速發展。并在相關行業得到了廣泛的應用。在檢查壓力管道時，人們需要收集相關信息，所以必須采用紅外熱成像技術。本文主要論述了紅外熱成像技術的相關原理，并對紅外熱成像技術在壓力管道檢測中的具體傳感目標和實際應用進行了深入分析。

關鍵詞：紅外熱成像技術;壓力管道;具體應用

隨著工業經濟的快速發展，許多石化廠、電廠都在使用壓力管道，但也發生了相關安全事故，如泄漏、爆炸事故。造成壓力管道泄漏和爆炸事故的原因是腐蝕、焊縫裂紋和材料變質，因此檢查壓力管道尤為重要。紅外熱成像檢測技術非常適用于壓力管道檢測，主要用于壁厚減薄檢測。紅外熱成像技術手段有著非接觸式、快速細分掃描、不傷害機體等特征。在檢測內部腐蝕孔洞和降低壓力管道壁厚方面具有很大優勢。

一、紅外熱成像技術的相關原理

有了物理力學的理論知識，就可以深入了解物質運動時的紅外熱輻射現象。因此，利用上述特性，使用紅外傳感設備采集材料的散熱信號，并利用該技術將功率信號轉換為電信號，使人們能夠了解材料中存在的基本信息。因此，紅外熱成像技術是通過紅外儀采集物質熱輻射的紅外波段信號，將波段信號轉化為電信號，然后通過設備、儀器在顯示器上顯示圖像信息和溫度值的技術。在紅外熱成像技術的真實情況中，可以看出紅外傳感設備、成像設備和分析系統是關鍵部件。由上可知，如果是零以上絕對穩定的物質，則存在熱輻射現象，這就是熱輻射的原因。但是，如果這種材料有質量缺陷，同樣，很容易改變材料內部的熱輻射特性。這就產生了材料使用上的相應問題，紅外熱成像技術可以測量熱輻射現象和表面溫度，并確定材料內部質量缺陷的位置。

據不完全統計，深入了解紅外熱成像技術的實際應用是可能的，其特點主要有以下幾點：一是使用紅外傳感儀器，焦距大于20厘米。，無線可擴展性使得紅外熱成像技術在實際使用中可以應用于非接觸式大面積物體。二是紅外感應設備在使用時對紅外光做出反應，使其不受周圍環境的影響。三是紅外熱成像技術的高分辨率，使人們可以用紅外進行高精度探測。四是紅外熱成像技術在測溫過程中檢測范圍比較廣。這使得在實際應用中的范圍很廣，并且可以準確測量動態和靜態的實時溫度變化。

二、紅外熱成像技術在壓力管道中的具體檢測對象

對于可見光設備，紅外熱成像產品可以在每個連接點明確隱藏的熱危害。對于被屏蔽且無法直接看到的部件，可以利用向外部部件的熱傳導作為媒介來發現隱藏的熱危害。在測驗保護裝置、電阻、母線以及其它器件時，紅外熱成像技術是不可替代的。但是，回路過載和三相負載不平衡在紅外熱成像產品中很容易被檢測到，目前紅外熱成像技術主要用于火災狀態檢測、缺陷檢測、真偽檢測。其中壓力管道檢查是缺陷檢查之一。

在壓力管道中，常見的隔熱缺陷有氣孔、夾渣、未熔合等，與局部變薄、底部填充和咬邊有關的缺陷是導熱缺陷。相關缺陷如氣孔、夾渣和未焊透一般認為是在焊接過程中形成的，可以通過輻射、超聲波和渦流檢測等相關方法發現。但是，管路在長久選用過程中無可避免地會出現侵蝕及腐蝕，導致局部變薄，此時可以進行超聲波測厚。對于由于氮氣和施工條件限制而相對較長的管道，檢測難度仍然很高。在壓力管道局部減薄檢測時應用紅外成像技術，可提高工作效率，并可隨時進行動態檢測。

三、物體表面的熱輻射情況

紅外輻射是由物體的熱輻射形成的，當物體表面不穩定時，表面的散熱能量也會發生變化。對相關數據的分析表明，熱流注入是平衡的，對于無缺陷的物體，前后熱輻射能量的默認布局是相對平衡的。倘若物體內部存有相應的缺陷，缺陷位置的實際熱輻射能量便會發生變化。對于某些絕緣故障，前端檢測方法將顯示由于熱量積聚而導致故障的熱點。檢查背面時候，缺陷處是起始冷點。對導熱缺陷，缺陷位置的環境溫度是正面測試時的冷點。做背面檢查時有溫度為熱點的地方是缺陷處。

四、紅外熱成像技術檢測的具體依據以及實驗

1.紅外熱成像技術檢測的具體依據

相關實驗表明，壓力管外壁的溫度與管內流體的溫差、材料的導熱系數、管內外的熱系數密切相關。另外，管內的供熱系數與管內流體的流速和特性有一定的關系，管外的供熱系數與風速有一定的關系。因此，對于使用中的特定壓力管道，管道中流體的溫度和性質是一定的，如果管道的壁厚和材料的導熱系數異常，就會影響管道的外界溫度。在測試表面材料的溫度后，就可以檢測到管道中存在的問題。

2.對管道局部缺陷進行實際檢測的過程

在試驗工作中，儀器應當在整個過程的起始階段展開，以管道泵當作壓力源，將不同規格的壓力管路連接起來，形成一個循環系統，安裝以水為介質的水箱，通過蒸汽加熱使水位保持在20到80°C，作為壓力管有缺陷部分的預制組件的測試對象。具體的實驗方法如下，根據壓力管道的導熱性能，實驗參數有管道缺陷的大小、管道的厚度、介質與環境的溫差等。其中，管道缺陷的大小和管道的厚度是通過實驗裝置建立的。

設置實驗環境時，通常選擇在沒有陽光直射和測試表面沒有油漆層的環境中。詳細實驗結果：當溫度低于流體環境溫度時候，紅外熱像因受外界影響很大，但是缺陷測試靈敏度比較高。當溫度低于流體溫度時，內外溫差在紅外熱成像中起著重要作用。對于系統故障測試靈敏度，隨著溫差的增加靈敏度增加，缺陷的大小直接影響紅外熱像儀的檢測靈敏度。

結束語

綜上所述，紅外熱成像技術在管道檢測中的作用很大，而在實際管道結構中，一些區域性管段存在一定的缺陷，會影響檢測信息的質量和設施運行。為了保證壓力管道的正常運行，增加壓力管道檢測信息的可靠性，需要應用紅外熱成像技術，準確反映管壁缺陷位置，確保相關技術人員及時有效地運用技術手段，保證壓力管道的正常使用。

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