基于热成像法的低温容器无损检测.pdf

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1、784化工机械2012年基于热成像法的低温容器无损检测杜鹏刈刘康林1方立2黄齐飞2(1．福州大学化学化工学院；2．福建省锅炉压力容器检验研究院)摘要针对红外熟成像技术在低温容器泄漏与缺陷检测中的可行性开展研究。采用红外热成像法对二氧化碳槽车阀门葙和低温高真空多层绝热气瓶上的阀门进行了泄漏测试，同时对低温绝热气瓶热损严重部位进行了检测。采用后置挡板法获取阀门泄漏对周围空气温度场的影响情况，可判断其是否存在泄漏及精准地确定泄漏点。关键词低温容器红外热成像元损检测泄漏中图分类号TQ053．2文献标识码B文章编号0254-6094(2012)06-0784-04随着低温液体应用日益广泛，低温技术已成为

2、尖端科学和国民经济建设中不可或缺的技术⋯。低温容器作为低温液体的储存设备，能否安全可靠运行与容器本身的强度和绝热性能密切相关。其中，容器的强度主要取决于容器材料、设计壁厚、实体损伤与操作工况，而容器的绝热性能则取决于绝热材料的保温性能、夹套真空度、环境条件、操作条件和容器的密封性等。对于低温容器的完整性检测，目前一般采用常规超声波、磁粉和射线探伤等方法进行容器结构实体缺陷的检测，对于容器绝热性能的检验则是通过蒸发率试验进行检测。鉴于蒸发率试验难以做到实时检测，且蒸发率是一个综合性能指标，不能判断容器存在严重热损的位置；超声波和磁粉等探伤方法也难以进行绝热结构性缺陷及严重热损部位的检测，而红外热

3、成像法可有效、简便地测取物体表面温度场，并以红外图像的方式将表面温度信息固化、储存起来，是一种经济有效的无损检测工具，近年来在压力容器与管道的缺陷检测中得到越来越广泛的应用心。1。但红外热成像检测技术在低温容器中的应用还比较少，为此笔者针对红外热成像技术在低温容器泄漏与缺陷检测中的可行性开展研究。1红外热成像法测温原理由热力学原理可知，凡温度高于绝对零度的物体都能以电磁波的形式不断向外辐射能量¨。，其中波长范围在0．76—1000p,m之间的红外光波具有很强的温度效应，其辐射强度符合斯蒂芬一波尔兹曼定律。如果被测对象缺陷部分和无缺陷部分的表面温度不同，其对应的红外辐射强度也不同。当罱红外热像仪

4、接收这种热辐射便可形成对应于缺陷部分的热像图谱和无缺陷部分的热像图谱。通过对热像图谱的分析，即可分辨出被测对象存在缺陷的情况。就低温绝热容器来讲，可应用这一方法检测容器是否存在冷桥短路、真空度降低、泄漏及壳体变形情况川。2测试步骤及注意事项试验采用美国FLIRSYSTEMS公司的FLIRInfraCAM热像仪，其测量温度范围为一10一350℃，热灵敏度为0．15℃。基本测试步骤如下：a．确保镜头盖盖在红外镜头上，插入电池，安装储存卡；b．按下开启开关，启动热成像仪，待热像仪稳定后，摘下镜头盖；c．设置反射率和反射温度，对于钢制壳体的’拍摄，一般选择铁红色调作为图像的基准色调；d．先选择自动测温

5、档进行观察，并根据被测对象表面和气温情况，将拍摄温度范围调节到合适值；e．按就近测试的原则，将热像仪对准被测·杜鹏，男，1987年9月生，硕士研究生。福建省福州市，350108。第39卷第6期化Ij机械785部位，进行观查，当选择好图像时，轻按储存键进行图片存储。在进行红外图像的拍摄过程中，应注意调焦，一般以能清晰看清容器边缘温度分布为准。对于外表面光滑的容器，人体发射的红外光线会被容器表面反射到红外成像仪，给试验造成很大误差。为降低外界对试验的干扰程度，测试时最好往无强光照射和光线暗淡室内进行，并且测试人员鹿穿戴发射率低的工作服。3泄漏检测为了考察阀门检漏红外热成像法的有效性，采用热红外成像

6、法对二氧化碳槽车阀门箱和低温高真窄多层绝热气瓶上的阀门进行了泄漏测试。图1为二氧化碳槽车阀箱内管路和阀门的整体红外热像图，看到存在低温流体(二氧化碳)的管段与管件。图2为一存在微漏的管段红外热像图，可以看出泄漏导致低温流体不断流经该管段，使该管段的温度明显低于管箱内不与低温流体接触的管道、阀门的温度，在热像图巾显示为深蓝色。鉴于热像仪无法拍摄到泄漏口周围空气的温度，笔者采用了简单而实用的后置挡板法，来获取阀门泄漏对周围空气温度场的影响情况。即用一块挡板靠近泄漏口，挡板与管道在管道出口处与管道相垂直(即挡板与泄漏口处的流体流速垂直)，当用红外仪对挡板进行拍摄时，发现挡板上出现了一块明显的低温区域

7、(图3)。这说明¨j泄漏流体温度与环境温度存在明娘差异时，可通过了解“冷点”周围的温度场(如挡板E的温度场)来确定是否存在泄漏。图4为用皂液检测到低温绝热气瓶一阀口的微小泄漏情况。与其相对应的管口红外热像图如图5所示，该管【J无泄漏时的红外热像图如图6所示。可以看出，无泄漏时阀I_j颜色与阀体颜色一致，而漏气时排放口呈现出明显图1CO：槽车管箱整体红外热像图习2泄漏管段热像图图3泄漏管口挡板低温区