浅谈红外热像检测技术在承压设备检验中的应用

朱晓智（浙江省特种设备检验研究院，浙江 杭州 310020）

相较于超声、射线、电磁探伤等常规无损检测技术，红外热像检测技术在灵敏度、相应速度、测量范围等方面具备着充足优势，而为了能够最大化这种优势并扩大红外热像检测技术的应用范围，正是本文就红外热像检测技术在承压设备检验中应用展开具体研究的原因所在。

1 红外热像检测技术概述

红外热像检测技术能够通过探测器接收目标物表面的红外辐射能实现无损检测，这是由于红外光波具备很强的温度效益，由此红外热像仪便能够将探测到的红外辐射转换成电信号，在热像图和温度值下目标物的检测自然得以顺利实现。值得注意的是，虽然红外热像检测技术具备多方面优势，但大气透射率、环境温度、被测物表面吸收率等因素均会对其检测精度造成影响，这些影响源于该技术探测红外辐射的原理[1]。

2 红外热像检测技术在承压设备检验中的应用

2.1 氨制冷压力管道不停机全面检验

由于我国很多冷库的氨制冷系统压力管道在设计与安装之初便存在着缺陷，近年来我国制冷管道事故时有发生，而由于这类管道在检验中面临着冷库长周期连续运行、拆除保冷层损伤大、X射线受液氨吸收等制约，常规的无损检测技术无法满足检测需要，红外热像检测技术由此获得了应用契机。在我国当下的氨制冷压力管道不停机全面检验中，红外热像检测与X射线实时成像结合的技术已经得到质检总局的认可且已经在我国实现全面推广，而该技术在应用中必须做好腐蚀检测部位的选取，这是由于氨制冷压力管道的腐蚀主要源于外表面，因此开展管道保冷层的跑冷检测便能够在不拆除保冷层的前提下确定管道腐蚀检测的重点部位，这里本文建议应用美国FLIR公司生产的红外热像仪进行检测[2]。

2.2 承压设备及管道壁厚减薄检测

对于长期处于高温、高压、流体腐蚀环境下的承压设备来说，其内壁往往会因腐蚀导致壁厚变薄，很多承压设备的安全隐患往往因此出现，因此应用红外热像检测技术对这类承压设备开展管道壁厚减薄检测便显得很有必要。管道壁厚减薄检测属于红外热像检测技术较常应用的领域，而在长期应用中检测人员则发现环境温度低于承压设备中流体温度时、流体速度较低时，红外热像检测技术能够取得最优的检测效果，而为了降低这一检测的难度，本文建议相关检测人员应用学界近年来提出的一种圆筒热设备剩余壁厚检测方法，这一检测方法需要利用如下公式：

这一公式中包含环境温度、内壁温度、外壁温度、外壁半径、壁厚、对流传热系数等内容，而只需结合红外热像检测技术测得承压设备管道外壁温度，便能够顺利完成δ这一承压设备管道壁厚的计算。值得注意的是，虽然上述检测方法已经经过了简化，但δ的求解仍旧较为复杂，为了最大化检测精度，本文建议先分析热像图随后开展具体计算。

2.3 液位检测

液位检测同样属于红外热像检测技术在承压设备检验中的典型应用，具体检测内容如下所示：（1）储罐液位检测。作为工业领域常见的储液设备，储罐储液量的大小直接关系着相关企业的生产与安全，而为了避免显示储液量的液位传感器出现故障等问题，应用红外热像检测技术开展储罐液位检测就显得很有必要。由于储罐与其所存储物料在材料上存在不同，这就使得二者存在着热容量差别，因此便可以通过储罐壳体与上部壳体红外辐射强度差异判断储罐液位。（2）输气管道凝析液液位检测。由于输气管道长期运行后往往会出现凝析液和气达温度平衡的情况，这就将造成温度梯度消失从而影响输气管道的输送效率，因此利用加热或制冷方式打破这种温度平衡便成为了保证输气管道正常运行的关键工作，但由于这一工作的开展需要明确气液分界点，这就需要得到红外热像检测技术的支持，这一检测与刚刚提到的储罐液位检测较为相似。

2.4 管道保温层检测

管道属于石化厂的传送命脉，保温层则在其中发挥着关键性作用，但在长期运行中保温层的保温效果往往处于持续下降状态，因此便可以通过红外热像检测技术进行管道保温层检测。具体检测中，红外热像检测技术主要负责测得管道的外表面温度分布情况，同时管道可能出现的泄漏、焊缝套壳等问题也能够通过检测获得的红外热像图展露无遗。

2.5 低温液体罐车泄漏点检测

低温液体罐车一般多通过珠光砂填充或多层缠绕方式形成高真空保温夹层，实现保持真空目的。当外壳体有泄漏点时，夹层真空效果丧失，罐车因热交换造成壳内压力上升，安全阀将频繁起跳，无法满足正常使用要求。利用红外热像仪检测时，泄漏点或跑冷、冒汗处温度低于其他部位，在红外热象图上颜色较深分布差异明显，形成热异常区域，在罐车整体检测缺陷识别应用时效率较高。

3 结语

综上所述，红外热像检测技术能够较好服务于承压设备检验，本文涉及的氨制冷压力管道不停机全面检验、液位检测、低温液体罐车泄漏点检测等领域的应用，则证明了该方法研究的实践价值。在红外热像检测技术相关领域的理论研究和实践探索中，还需要我们进行更多有益的应用探索。

[1]刘颖韬,牟仁德,郭广平,杨党纲,唐佳.热障涂层闪光灯激励红外热像检测[J].航空材料学报,2015,35(06)：83-90.

[2]黄学斌.红外热像检测技术在承压设备检验中的应用[J].石油化工设备,2014,43(04)：76-82.