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广西工程检测

浅析无损检测新技术“红外热像”的发展和应用

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浅析无损检测新技术“红外热像”的发展和应用

发布日期:2017-11-27 作者:小编 点击:

广西工程质量检测

马会透密一码三中三-马会看图猜生肖-49论坛004499马会料 红外热像检测是一种无损检测新技术,具有检测速度快、非接触、无污染、对构件近表面缺陷和特征敏感的特点。

  

马会透密一码三中三-马会看图猜生肖-49论坛004499马会料  一是红外热像无损检测发展历程

  

  早在1930年,就有人提出最初的主动法红外无损检测的思想。20 世纪60年代,Green和Alzofon首次阐述了主动红外无损检测的基本理论和应用。从此,世界各国的学者对红外无损检测与评价开展了广泛的研究。早期的红外无损检测由于检测成本、检测精度等原因,主要应用于军事领域,如发动机的检测,管子或容器的泄漏检查等。

  

  应用红外物理理论、红外技术成果和传热学理论对材料、装置和工程结构等进行无损检测与诊断,民用方面首先是从电力部门开始的。20世纪60年代中期,瑞典国家电力局和AGA 公司合作,对红外前视系统加以改进,并使用其对运行中的电力设备的热状态进行诊断,开发出第一代工业用红外热像仪。美国、加拿大、英国、瑞典和丹麦等国逐渐将红外热像无损检测技术应用于高压输电线路的航检,并在后来引入了自动跟踪系统。

  

  建筑方面,瑞典在1966年开始采用红外热像技术检测建筑物节能保温性能,随后美国、德国等许多国家的研究人员也在这个方面进行了研究。

  

马会透密一码三中三-马会看图猜生肖-49论坛004499马会料  缺陷检测方面,20世纪60年代国外开始采用红外技术对缺陷进行检测,主要用于金属、陶瓷、玻璃、塑料、橡胶和发动机喷管胶接质量的检测。美国A3火箭曾采用红外检测;美国洛克希德公司用TIRIS红外横移检验仪检查C5飞机的胶接结构;俄罗斯也积极开展了胶接结构脱粘缺陷的检测研究。

  

马会透密一码三中三-马会看图猜生肖-49论坛004499马会料  20世纪70年代以后许多研究者开始将红外无损检测和热传导理论联系起来,随后开展了非均质体的热传导研究,研究了不同激励条件下的一维、二维热传导模型及其解析解和数值解,为红外热像检测提供了理论基础。

  

  20世纪80年代后期,随着具有高采集速率、高像元、高灵敏度的红外热像仪的出现和计算机技术、数字信号处理技术的发展,各国专家不断提出新的检测方法和信号处理技术以提高红外检测的能力。瑞典AGA公司于1995年前后开发了一种全新的加热方式———调制加热法(Modulated Thermograph, MT)。在此基础上产生了锁相红外技术(Lock-in Thermograph, LT)。1996年MALDAGUEX等提出了一种新的信号处理技术———脉冲相位法(Pulse Phase Infrared Thermography, PPT)。随后,各种新方法和新的信号处理技术不断涌现。

  

马会透密一码三中三-马会看图猜生肖-49论坛004499马会料  在国内,电力系统是研究开发与应用红外无损检测技术较早的行业。

  

马会透密一码三中三-马会看图猜生肖-49论坛004499马会料  早在20世纪70年代初,我国就在电力设备的故障诊断中应用了该项技术。中国石油化工集团公司于1986年同时引进了6台红外热像仪,分别在下属子公司进行使用。利用这些热像仪分别对大化肥装置热交换器、离心压缩机、铂重整装置冷壁反应器、合成氨装置二段转化炉管、催化裂化反应器、再生器和提升器等设备进行了检测,获得了宝贵的经验,并取得了很大的经济效益。但是,此时的红外无损检测技术是被动式的无损检测方法。

  

马会透密一码三中三-马会看图猜生肖-49论坛004499马会料  后来,红外无损检测技术又逐渐被应用到电子、建筑和临床医学等领域,如电网绝缘子的无损检测、太阳能电池和太阳能电池板的检测、印刷电路板和集成电路的检测、焊接缺陷检测、建材质量检测、建筑工程质量检测、火灾混凝土结构损伤检测、胶片缺陷在线检测、高温压力管道检测、太阳能热水器保温桶检测、压力容器安全检测等,这一阶段主动式检测方法逐渐出现。

 20世纪90年代中期,北方交通大学在国内首次使用闪光灯作为脉冲热源进行主动式的红外无损检测的尝试,取得了初步成果,后由于主要研究人员离去,研究未能继续。近年来,北京航空材料研究院、首都师范大学、北京航空航天大学、南京航空航天大学、哈尔滨工业大学、航天703所、北京卫星制造厂、南京大学、中国矿业大学、复旦大学、西安交通大学、海军工程大学等多所大学及研究机构都进行了一些主动式红外检测方面的理论和实验研究。

  

马会透密一码三中三-马会看图猜生肖-49论坛004499马会料  2003年5月由归国留学生发起,首都师范大学、北京维泰凯信公司和北京航空材料研究院共同组建了专门从事红外无损检测与评估技术研究的联合实验室,该实验室已经在热波理论、基础实验和应用实验研究领域取得了许多成果。

  

  二是红外热像无损检测发展现状

  

  国外

  

  目前开展红外检测研究的国家有几十个,其中美国、加拿大、俄罗斯、德国、瑞典、法国和意大利等国的技术发展较快,主要应用于航空航天、电力、电子、冶金、石油化工、材料、建筑工业和医疗卫生等领域。很多知名大公司,如西屋-西门子、洛克西得、波音、空客、诺顿、罗依斯罗尔斯、通用汽车、福特汽车、通用电气、英特尔等也纷纷建立了红外无损检测实验室,用于解决各自的无损检测问题。此外NASA、TWIInc.、加拿大LavalUniv.、德国Stuttgart Univ.等都在该领域的理论和实验方面进行了富有成效的研究,极大地拓展了红外检测技术的应用领域,发明了诸如脉冲加热、脉冲相位、超声红外等无损检测方法和技术。

  

  红外检测技术在对各类飞机机身的检测,如在复合材料的层析探伤,机身表面下蜂窝材料结构中的积水、液压油渗漏及其他类型损伤的识别,铝蒙皮疲劳裂纹的检测,机身锈蚀的定量测量等方面,都得到了成功的应用,并制定了相关的检测标准和操作手册。波音、空客公司均制定了红外检测标准。ASTM(美国材料与试验协会)也制定了闪光加热红外热像检测标准。

  

  红外热波无损检测技术在美军装备维修中有许多成功的应用。应用的机型有F-22、F-18、F-16、F-15、B-2、AV-8、V-22“鱼鹰”、P-3、E-2C、JSF、F-14、EA-8B、C-130、C-40A 等飞机以及CH-46、HH/UH-1N、CH-53、MH-53、SH-60、TH-57等直升机。

  

  红外热像检测技术在建筑节能监测、建筑物饰面层粘贴质量的检测和建筑物渗漏检测等方面均有研究和应用。广西工程质量检测马会透密一码三中三-马会看图猜生肖-49论坛004499马会料在电力、电子、机械设备、文物保护和医疗等领域的应用也很广泛。

  

  国内

  

  现阶段,我国红外无损检测技术已经得到了广泛的应用,主要应用于电力工业、石油化工、钢铁工业、建筑、电子工业、文物保护、航空航天和医疗等领域。

  

  在电力方面,主要用来检测发电机组装置、输电线接头、绝缘部件等;

  

马会透密一码三中三-马会看图猜生肖-49论坛004499马会料  在石油化工方面,对高温高压状况下的设备进行在线检测、监测异常热区的出现,为设备的维修和养护提供支持;

  

马会透密一码三中三-马会看图猜生肖-49论坛004499马会料  在钢铁工业方面,红外检测技术可用于冶炼到轧钢的各个生产环节,例如热风炉的破损诊断、钢锭温度的测定、高炉残缺口位置的确定等;

  

马会透密一码三中三-马会看图猜生肖-49论坛004499马会料  在建筑方面,主要用于建筑节能监测和建筑物饰面层粘贴质量的检测,在建筑物渗漏和建筑结构混凝土火灾受损、受冻融等检测方面也有研究;

 在电子工业方面,实现了印刷板电路的自动检测;

  

  在文物保护方面,国内多家相关单位将红外热像检测技术运用在病害探测和修复保护效果评价方面,如空鼓探测、内部裂隙探测和水份分布分析等;

  

  在航空航天方面,北京航空材料研究院、航空623所、北京卫星制造厂和航天703所等单位在材料与构件的红外检测方面开展了大量的研究与工程应用工作,如夹层结构件的脱粘缺陷检测、在役飞机的蜂窝积水检测、吸波涂层的缺陷检测与厚度测量、热障涂层的缺陷检测等,其中北京航空材料研究院和北京卫星制造厂已将红外检测技术用于某些具体产品的质量检测上。

  

马会透密一码三中三-马会看图猜生肖-49论坛004499马会料  除了上述领域的企业和研究所进行的红外检测研究与应用外,很多高校对红外检测的基础理论进行了研究,如北京航空航天大学、南京航空航天大学、哈尔滨工业大学、首都师范大学、中国矿业大学等在建模分析、信号处理、图像处理和定量分析等方面进行了多年、大量的研究,取得了很多宝贵成果。

  

马会透密一码三中三-马会看图猜生肖-49论坛004499马会料  除了企业、科研院所和高校的自主研究外,国内还出现了与国外公司合作、提供红外热像检测服务的公司,为用户电器设备的在役检测和维修提供服务。或者是国外的检测公司直接在中国设立分公司,提供先进的、成熟的检测服务。

  

  近两年,我国在红外热像检测的人员资格鉴定与认证方面,取得了突破性的进步。在中国机械工程学会无损检测分会的大力支持下,由首都师范大学和北京维泰凯信新技术有限公司牵头,于2012年建立了国内第一个红外培训中心,首都师范大学联合热波实验室的老师编写了培训教材,并于同年8月份在首都师范大学成功举办了第一期红外无损检测资质认证与培训,使得红外无损检测技术成为第一种纳入到中国机械工程学会无损检测资质认证的新技术。

  

  三是红外热像无损检测应用面临的挑战

  

  虽然红外热像检测技术具有检测速度快、非接触、无污染和检测结果直观的特点,但是在检测灵敏度、可靠性方面与一些传统无损检测方法(如超声检测)相比并没有优势,所以在对检测要求高的产品上难以替代原有检测技术,除非某些产品无有效检测方法,而恰好红外热像检测方法适用,才可能被应用上。譬如,某些航空航天产品不允许使用耦合剂,或形状复杂,或内部存在多个界面,或蒙皮厚度非常薄,此时才有可能应用上该技术。而在外场在役检测方面,红外热像检测技术应用的舞台更大一些,但是传统方法也在不断的进步,各种新技术,如空气耦合超声、超声相控阵、阵列探头扫描装置(以提高扫查速度和实现成像)等不断涌现出来。因此,在掌握红外热像检测技术及其特点的前提下,找到合适的工程应用切入点很重要。

  

  由于红外热像检测技术本身工程应用不多,与传统方法相比,其发展和实践的时间较短,技术成熟度不够,国内、外尚缺乏普遍接受的缺陷判定方法、定量分析方法,虽然国家标准已经在这个方面迈出了重要一步,但是还需要通过大量工程实践来进行检验和完善。

  

马会透密一码三中三-马会看图猜生肖-49论坛004499马会料  所以,在线检测、自动化检测和便携式检测设备的研发,以及缺陷判定与定量分析,是需要着重发展的两个方面。

 


来源:中国检测网

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