高温压力管道红外热成像检测技术.pdf

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第24卷第11期
无损检测
2002年11月
NDT
2002
试验研究
高温压力管道红外热成像检测技术
沈功田,李涛姚泽华,邱虹程
河北大学质量技术监督学院,保定071051)
摘要:建立了大型管道试验装置,并对带有不同儿何尺小内部开孔缺降的叫种不锈钢和20
钢管进行了红外热成像检测试验。结果表明,红外热成像技术十分适用于检测高温压力管道内部
腐蚀缺陌,检测灵敏度能够满足斥力管道安全运行的要求。
关键词:红外线检验;高温;床力管道;腐蚀
中图分类号:TGn15.28文献标识码:A文章编号:1000656(2002)110473-04
INFRARED THERMO GRAPH FOR HIGH TEMPERATURE PRESSURE PIPES
STIEN Gong tian, T, I Tao), YAO The-hua, QIUT Tong cheng
( College of Quality and Technology Supervision of Hcbci Univcrsity, Baoding 071051, China
Abstract: A large testing installation was cons rut and infrared thermographic esting experiments were pclommxd lor lour
kinds of stainless steel and carbon steel pipes with the inner suace Eles of different sizes. estin results swed that infrared
thermography was a very suitable m for nondestructive ete ion of the cor sion its and wall loss defects in Ih temperature
pressure pipes. The sensitivity satisfied the requirements of safe operation of pipes
Key words: Infrared testing; Tigh temperature: Pressure pipe: Corrsion
高温応力管道在石油化工厂和电站得)泛应
在T业设备的无损枪测方面,人们利用红外技
用,时有沘漏和爆炸事故的发生。引起压力管道术主要是监测电气设备、动力机械设备和高温设备
漏和爆炸事枚的主要囚素包拓腐蚀、介质冲蚀、焊缝的运转状况,及早发现枚障的隐患~?。然而,通过
中的焊接缺陷廾裂、i力腐蚀开裂、材料劣化利阀门文献检索,从 INSPEC(英国科学文摘)、EI(美国工程
破裂等。大量事故统计显示,腐蚀和介质神蚀是引索引)、 ISMI IC(机械文摘)和 MIA)X(金属文摘
起压力管道泄漏和爆炸事故的主要原因,约占总事叫个数据炸中仪发现10多篇涉及压力管道红外检
敗的50%。因此,采用有效的尢损检测方法及时发测的文献,但其中绝大部分为研究高温管道的保温
现压力管道母材上山腐蚀和沖蚀引起的局部壁厚减状态及热损失们、换热器管的热传导效率?、复合
薄缺陷,并将这些管道进行更换,是确保压力管道安材料管道的缺陷检测和埋地水泥管道的泄漏检
全运行的重要于段。X(或)射线、超声和红外热成测?等。验丁金属导热非常迅速,很少有人对压力
像檢测技术均适合于压力管道壁厚减薄的檢测,而管道母材上存在的缺陷进行楡测试验研究,仪发现
红:外热成像检测由」具有非接触、快速区域扫描和加拿人 Maldague报道了对一小?径管道加40C热
对人无伤害的优点,在高温压力管道内部蚀坑和壁水时,采用红外热成像可以测到头内部两个人腐
厚减溥缺陷的在线檢测方面具有潜力
蚀坑缺陷的文章?,没发现对压力管道内部腐蚀引
起的壁厚减薄供阵的系统研究和应用的报道。
收稿目期:2001-09-14
通过建立一个人型管道试验装置,対不同壁厚
基金项目:国家“九五"科技攻关项目(9G-9180202)
天津石化公司机械研究所,天津300271
的不锈钢和碳钢管道的内部不同深度的壁厚减薄缺
2)国家质量際督检验检疫总局钢压力容器粉测研究中心、陷进行了加温或降温过程的红外热成像检测试验
北京100013
47.3
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沈功等:高温压力管道红外热成像检测技术
试验装置
12m孔共12个,深度分別为20%,40%,60%和
80%6的5,10,15m孔共12个;80m×36m20
1.1TVS2100系统
钢钢管开有深度分别为10%,20%,40%和60%的
采用TVS2100红外热成像系统,该系统属丁光,8,12mm孔共12个,深度分別为20%,409%,60%
机扫描型,采用nshb探测器(10元阵例),光谱响应和80%的5,10,15mm孔共12个。
带宽是3~5.4um的短红外波段,热像仪测温范围
为-40~950C,最小可探测温差(MDD)在30O时
现场压力管道红外热成像检测影响因素
达到0.1C,灵敏度0.01C,空间视场为10°(垂直)
试验
15(水平),空间分辨力为2.2mrad,测试距离>2.1太阳光及背景反射对红外热成像的影响
20cm,」描速度为30帧/,存盘速度为10s/帧。红外
不绣钢管道在常温状态下,太阳的照射可
热像仪输出标准电视信号,全部试验过程以记录几度温度差异的区域,镜面反射角可引起一百多
在录像带上.,同时可将逃定的热像图以10s帧的速度的误差,窗户反射阳光可引起十几度的温度差异。
度记到软盘上。
通以150C的蒸汽后,阳光的照射和衡户的反射影
对于2.2mrad的空间分辦力,其最小测试距离啊相对减弱,但仍有多度到几十度的影响。
(0.2m)下的最小可分辨的日标为0.44-m,热像仪
防锈漆的碳钢管道在常温状态ド,太阳的照
与探测口标的距离为0.2,0.4,0.6,0.8、1.0,1.2
射可以产生ル十度温度差异的区域,窗户反射阳光
4,1.6,1.82.0,3.0,4.0、5.0,10m时、最小分漭日标可以引起儿度的温度差异。图1a为将阳光遮挡时
尺寸分別为0.44,0.88,1.32,1.76,2.20,2.64,3.08,3.
的热像图,管道本体的温度只有8C,图1b为管道
52,3.96,4.4,6.6,8.8,11.0,22.0nm
装置附近玻璃窗反射太阳光下的管道测试热像图,
1.2压力管道试验装置
阳光照射部位的显示温度为15℃,图1e为太阳光直
选用不同规格的五段1m长的管道和两个弯头接照射下的管道测试热像图,阳光照射部位的显小
建立了压力管道红外试验装置,每段管道采用并联温度为75で。通以150C的蒸汽以后,窗户的反射
的方式与上下两端的总管道相连接,为试验方便每对热像图无影响,阳光的照射影响相对减弱,但仍然
段试验管道的上下两端各安装一个阀门,整个试验
有几度的影啊。
装置与冷水和150C的汽管道相连接,根据试验
表面均匀氧化腐蚀的碳钢管道在常温状态下
要求可以通水或热蒸汽。