压力管道检测中红外热成像技术的应用

朱旭晨 马鹏 吴晨

摘要：随着市场经济和技术的飞速发展，红外热成像技术也得到迅速发展。并在相关行业得到了广泛的应用。在检查压力管道时，人们需要收集相关信息，所以必须采用红外热成像技术。本文主要论述了红外热成像技术的相关原理，并对红外热成像技术在压力管道检测中的具体传感目标和实际应用进行了深入分析。

关键词：红外热成像技术;压力管道;具体应用

随着工业经济的快速发展，许多石化厂、电厂都在使用压力管道，但也发生了相关安全事故，如泄漏、爆炸事故。造成压力管道泄漏和爆炸事故的原因是腐蚀、焊缝裂纹和材料变质，因此检查压力管道尤为重要。红外热成像检测技术非常适用于压力管道检测，主要用于壁厚减薄检测。红外热成像技术手段有着非接触式、快速细分扫描、不伤害机体等特征。在检测内部腐蚀孔洞和降低压力管道壁厚方面具有很大优势。

一、红外热成像技术的相关原理

有了物理力学的理论知识，就可以深入了解物质运动时的红外热辐射现象。因此，利用上述特性，使用红外传感设备采集材料的散热信号，并利用该技术将功率信号转换为电信号，使人们能够了解材料中存在的基本信息。因此，红外热成像技术是通过红外仪采集物质热辐射的红外波段信号，将波段信号转化为电信号，然后通过设备、仪器在显示器上显示图像信息和温度值的技术。在红外热成像技术的真实情况中，可以看出红外传感设备、成像设备和分析系统是关键部件。由上可知，如果是零以上绝对稳定的物质，则存在热辐射现象，这就是热辐射的原因。但是，如果这种材料有质量缺陷，同样，很容易改变材料内部的热辐射特性。这就产生了材料使用上的相应问题，红外热成像技术可以测量热辐射现象和表面温度，并确定材料内部质量缺陷的位置。

据不完全统计，深入了解红外热成像技术的实际应用是可能的，其特点主要有以下几点：一是使用红外传感仪器，焦距大于20厘米。，无线可扩展性使得红外热成像技术在实际使用中可以应用于非接触式大面积物体。二是红外感应设备在使用时对红外光做出反应，使其不受周围环境的影响。三是红外热成像技术的高分辨率，使人们可以用红外进行高精度探测。四是红外热成像技术在测温过程中检测范围比较广。这使得在实际应用中的范围很广，并且可以准确测量动态和静态的实时温度变化。

二、红外热成像技术在压力管道中的具体检测对象

对于可见光设备，红外热成像产品可以在每个连接点明确隐藏的热危害。对于被屏蔽且无法直接看到的部件，可以利用向外部部件的热传导作为媒介来发现隐藏的热危害。在测验保护装置、电阻、母线以及其它器件时，红外热成像技术是不可替代的。但是，回路过载和三相负载不平衡在红外热成像产品中很容易被检测到，目前红外热成像技术主要用于火灾状态检测、缺陷检测、真伪检测。其中压力管道检查是缺陷检查之一。

在压力管道中，常见的隔热缺陷有气孔、夹渣、未熔合等，与局部变薄、底部填充和咬边有关的缺陷是导热缺陷。相关缺陷如气孔、夹渣和未焊透一般认为是在焊接过程中形成的，可以通过辐射、超声波和涡流检测等相关方法发现。但是，管路在长久选用过程中无可避免地会出现侵蚀及腐蚀，导致局部变薄，此时可以进行超声波测厚。对于由于氮气和施工条件限制而相对较长的管道，检测难度仍然很高。在压力管道局部减薄检测时应用红外成像技术，可提高工作效率，并可随时进行动态检测。

三、物体表面的热辐射情况

红外辐射是由物体的热辐射形成的，当物体表面不稳定时，表面的散热能量也会发生变化。对相关数据的分析表明，热流注入是平衡的，对于无缺陷的物体，前后热辐射能量的默认布局是相对平衡的。倘若物体内部存有相应的缺陷，缺陷位置的实际热辐射能量便会发生变化。对于某些绝缘故障，前端检测方法将显示由于热量积聚而导致故障的热点。檢查背面时候，缺陷处是起始冷点。对导热缺陷，缺陷位置的环境温度是正面测试时的冷点。做背面检查时有温度为热点的地方是缺陷处。

四、红外热成像技术检测的具体依据以及实验

1.红外热成像技术检测的具体依据

相关实验表明，压力管外壁的温度与管内流体的温差、材料的导热系数、管内外的热系数密切相关。另外，管内的供热系数与管内流体的流速和特性有一定的关系，管外的供热系数与风速有一定的关系。因此，对于使用中的特定压力管道，管道中流体的温度和性质是一定的，如果管道的壁厚和材料的导热系数异常，就会影响管道的外界温度。在测试表面材料的温度后，就可以检测到管道中存在的问题。

2.对管道局部缺陷进行实际检测的过程

在试验工作中，仪器应当在整个过程的起始阶段展开，以管道泵当作压力源，将不同规格的压力管路连接起来，形成一个循环系统，安装以水为介质的水箱，通过蒸汽加热使水位保持在20到80°C，作为压力管有缺陷部分的预制组件的测试对象。具体的实验方法如下，根据压力管道的导热性能，实验参数有管道缺陷的大小、管道的厚度、介质与环境的温差等。其中，管道缺陷的大小和管道的厚度是通过实验装置建立的。

设置实验环境时，通常选择在没有阳光直射和测试表面没有油漆层的环境中。详细实验结果：当温度低于流体环境温度时候，红外热像因受外界影响很大，但是缺陷测试灵敏度比较高。当温度低于流体温度时，内外温差在红外热成像中起着重要作用。对于系统故障测试灵敏度，随着温差的增加灵敏度增加，缺陷的大小直接影响红外热像仪的检测灵敏度。

结束语

综上所述，红外热成像技术在管道检测中的作用很大，而在实际管道结构中，一些区域性管段存在一定的缺陷，会影响检测信息的质量和设施运行。为了保证压力管道的正常运行，增加压力管道检测信息的可靠性，需要应用红外热成像技术，准确反映管壁缺陷位置，确保相关技术人员及时有效地运用技术手段，保证压力管道的正常使用。

参考文献：

[1]才晓勇，李东青，李建军.发展中的红外热成像技术[J].引文版：工程技术，2016，（6）：167.

[2]陈家祥.在用压力管道检测中红外热成像技术的应用[J].电子制作，2013，（20）：46.

[3]吴志强，王兵.红外技术在氨压力管道定期检验中的应用[J].特种设备安全技术，2014，（2）：12-13.