淺談紅外熱像檢測技術在承壓設備檢驗中的應用

朱曉智（浙江省特種設備檢驗研究院，浙江 杭州 310020）

相較于超聲、射線、電磁探傷等常規無損檢測技術，紅外熱像檢測技術在靈敏度、相應速度、測量范圍等方面具備著充足優勢，而為了能夠最大化這種優勢并擴大紅外熱像檢測技術的應用范圍，正是本文就紅外熱像檢測技術在承壓設備檢驗中應用展開具體研究的原因所在。

1 紅外熱像檢測技術概述

紅外熱像檢測技術能夠通過探測器接收目標物表面的紅外輻射能實現無損檢測，這是由于紅外光波具備很強的溫度效益，由此紅外熱像儀便能夠將探測到的紅外輻射轉換成電信號，在熱像圖和溫度值下目標物的檢測自然得以順利實現。值得注意的是，雖然紅外熱像檢測技術具備多方面優勢，但大氣透射率、環境溫度、被測物表面吸收率等因素均會對其檢測精度造成影響，這些影響源于該技術探測紅外輻射的原理[1]。

2 紅外熱像檢測技術在承壓設備檢驗中的應用

2.1 氨制冷壓力管道不停機全面檢驗

由于我國很多冷庫的氨制冷系統壓力管道在設計與安裝之初便存在著缺陷，近年來我國制冷管道事故時有發生，而由于這類管道在檢驗中面臨著冷庫長周期連續運行、拆除保冷層損傷大、X射線受液氨吸收等制約，常規的無損檢測技術無法滿足檢測需要，紅外熱像檢測技術由此獲得了應用契機。在我國當下的氨制冷壓力管道不停機全面檢驗中，紅外熱像檢測與X射線實時成像結合的技術已經得到質檢總局的認可且已經在我國實現全面推廣，而該技術在應用中必須做好腐蝕檢測部位的選取，這是由于氨制冷壓力管道的腐蝕主要源于外表面，因此開展管道保冷層的跑冷檢測便能夠在不拆除保冷層的前提下確定管道腐蝕檢測的重點部位，這里本文建議應用美國FLIR公司生產的紅外熱像儀進行檢測[2]。

2.2 承壓設備及管道壁厚減薄檢測

對于長期處于高溫、高壓、流體腐蝕環境下的承壓設備來說，其內壁往往會因腐蝕導致壁厚變薄，很多承壓設備的安全隱患往往因此出現，因此應用紅外熱像檢測技術對這類承壓設備開展管道壁厚減薄檢測便顯得很有必要。管道壁厚減薄檢測屬于紅外熱像檢測技術較常應用的領域，而在長期應用中檢測人員則發現環境溫度低于承壓設備中流體溫度時、流體速度較低時，紅外熱像檢測技術能夠取得最優的檢測效果，而為了降低這一檢測的難度，本文建議相關檢測人員應用學界近年來提出的一種圓筒熱設備剩余壁厚檢測方法，這一檢測方法需要利用如下公式：

這一公式中包含環境溫度、內壁溫度、外壁溫度、外壁半徑、壁厚、對流傳熱系數等內容，而只需結合紅外熱像檢測技術測得承壓設備管道外壁溫度，便能夠順利完成δ這一承壓設備管道壁厚的計算。值得注意的是，雖然上述檢測方法已經經過了簡化，但δ的求解仍舊較為復雜，為了最大化檢測精度，本文建議先分析熱像圖隨后開展具體計算。

2.3 液位檢測

液位檢測同樣屬于紅外熱像檢測技術在承壓設備檢驗中的典型應用，具體檢測內容如下所示：（1）儲罐液位檢測。作為工業領域常見的儲液設備，儲罐儲液量的大小直接關系著相關企業的生產與安全，而為了避免顯示儲液量的液位傳感器出現故障等問題，應用紅外熱像檢測技術開展儲罐液位檢測就顯得很有必要。由于儲罐與其所存儲物料在材料上存在不同，這就使得二者存在著熱容量差別，因此便可以通過儲罐殼體與上部殼體紅外輻射強度差異判斷儲罐液位。（2）輸氣管道凝析液液位檢測。由于輸氣管道長期運行后往往會出現凝析液和氣達溫度平衡的情況，這就將造成溫度梯度消失從而影響輸氣管道的輸送效率，因此利用加熱或制冷方式打破這種溫度平衡便成為了保證輸氣管道正常運行的關鍵工作，但由于這一工作的開展需要明確氣液分界點，這就需要得到紅外熱像檢測技術的支持，這一檢測與剛剛提到的儲罐液位檢測較為相似。

2.4 管道保溫層檢測

管道屬于石化廠的傳送命脈，保溫層則在其中發揮著關鍵性作用，但在長期運行中保溫層的保溫效果往往處于持續下降狀態，因此便可以通過紅外熱像檢測技術進行管道保溫層檢測。具體檢測中，紅外熱像檢測技術主要負責測得管道的外表面溫度分布情況，同時管道可能出現的泄漏、焊縫套殼等問題也能夠通過檢測獲得的紅外熱像圖展露無遺。

2.5 低溫液體罐車泄漏點檢測

低溫液體罐車一般多通過珠光砂填充或多層纏繞方式形成高真空保溫夾層，實現保持真空目的。當外殼體有泄漏點時，夾層真空效果喪失，罐車因熱交換造成殼內壓力上升，安全閥將頻繁起跳，無法滿足正常使用要求。利用紅外熱像儀檢測時，泄漏點或跑冷、冒汗處溫度低于其他部位，在紅外熱象圖上顏色較深分布差異明顯，形成熱異常區域，在罐車整體檢測缺陷識別應用時效率較高。

3 結語

綜上所述，紅外熱像檢測技術能夠較好服務于承壓設備檢驗，本文涉及的氨制冷壓力管道不停機全面檢驗、液位檢測、低溫液體罐車泄漏點檢測等領域的應用，則證明了該方法研究的實踐價值。在紅外熱像檢測技術相關領域的理論研究和實踐探索中，還需要我們進行更多有益的應用探索。

[1]劉穎韜,牟仁德,郭廣平,楊黨綱,唐佳.熱障涂層閃光燈激勵紅外熱像檢測[J].航空材料學報,2015,35(06)：83-90.

[2]黃學斌.紅外熱像檢測技術在承壓設備檢驗中的應用[J].石油化工設備,2014,43(04)：76-82.