红外热成像技术在特检化工领域的应用

　　1　应用现状

　　红外热成像技术是一门把不可见的红外辐射能量转换成可视温度场图像,用不同颜色表示不同的温度的技术。从上世纪七十年代开始,经过几十年的发展,迅速地从军事领域延伸到民用领域。由于该技术突飞猛进地发展和普及,仪器成本大大降低,红外热成像仪已不再是“贵族”设备。红外热成像技术已经成为超声波、射线、涡流、磁粉和渗透检测五大常规无损检测之外使用最广的检测技术,其普及迅速也得益于以下特点:

　　●非接触远距离遥感检测,不影响被测物体,使用安全

　　●检测实时、便捷,可对被测物体逐一不漏地进行实时扫描成像

　　●检测要求低,可检测运动、强磁、化学气氛和易腐蚀等环境中物体

　　●检测结果客观、直观,二维红外热图像直观表现被测物每点的温度场

        随着社会的发展,生产安全和生产流程优化的要求提高,对于重要的设备设施不再是采用“救火型”(Fire Fighting,简称FF)管理模式,逐渐引入了预防性检修(Preventive Maintenance,简称PM),预防护和预维护检修(Preventive PredictiveMaintenance,简称PPM),预测性维修(PredictiveMaintenance,简称PDM)最近国际上大公司开始采用主动式维护主动检修(Proactive Maintenance,简称PAM)。红外热像技术是从FF到PM、PPM、PDM和PAM的最有效的工具之一。近年来红外热成像技术越来越多地用于设备状态监测和故障诊断中,并取得了良好效果。无论是在美国还是在中国,在各行各业都利用红外热像仪进行热故障检查和热状态测量,主要包括设备预维护检测、故障诊断、无损探伤、节能检测、核电站安全检查、建筑物保温、结构缺陷检测和渗漏受潮检测等。主要应用领域包括电力、冶金、石化、建筑、锅炉压力容器的预维护和状态监测,以及研究和开发、质量控制和过程监控、医疗、公共安全监控及军事应用等。我国红外诊断技术的发展是从上世纪八十年代开始,第一批红外热像仪在电力、石化、冶金等工业部门作为安全生产的重要措施得以使用,从而使之发展较快。在特检和石化行业,中国科学院金属研究所与国家质量监督检验检疫总局等单位合作研制的国家“九五”科学仪器重点攻关项目“热弹性红外图像安全检测系统”通过了成果鉴定和科技部验收。到目前为止,红外热成像技术已经在国内许多特种设备监督检验单位和石化生产检测单位,开展了大量的检测并取得了丰硕的成果。

　　2　在特检和化工领域的应用

　　压力容器属于具有爆炸危险的特种承压设备,它担负着高温、高压、易燃、易爆、剧毒以及强腐蚀介质等诸多环境因素的作用。热弹压力容器普遍用于航天和国民经济的各部门。对于压力容器在工作状态下的实际应力分布情况以及早期预测潜在的缺陷,各种常规方法都无能为力,因此压力容器的安全监测、预防技术一直是国际上研究的热门。英美两国曾对热弹性效应进行过尝试性研究,但至今还局限于实验研究。无论是特检行业还是石化领域,温度控制与监测比比皆是:例如设备的磨损、疲劳、裂纹、破裂、变形、腐蚀、剥离、渗漏、堵塞、松动、熔融、绝缘老化、油质劣化、粘合污染、异常振动等,这些状态绝大多数都直接或间接与温度变化相关,这些温度变化有不少是不能使用常规的接触测温方法监测的,而采用红外热成像检测技术,则可使问题迎刃而解。石化工业是开展红外诊断技术工作比较广泛的工业系统,石化总公司从20世纪70年代组织实施无损检测,到80年代开展设备状态监测,建立了以总公司、公司或总厂以及分厂的三级状态监测机构,实行分级管理,并首先建立了回转机械诊断的一级机构。到上世纪90年代以来逐步开展了红外诊断技术开发研究工作,如对电气设备、催化裂化装置衬里损伤和工业炉窑的故障诊断等;从最初测定厂内热损失为始,其应用红外检测的范围不断扩大,从红外检测发展到红外诊断,从简易诊断上升为精密诊断、趋势分析和寿命预测。不少单位都取得了实效,其中比较突出的有四川化工总厂、抚顺石化公司、长岭炼油厂、辽阳石化公司、扬子石化公司、大庆油田、福建炼化、齐鲁石化、天津石化等。原化工部还建立红外热成像测温技术中心,成立了包括红外热成像技术在内的状态监测与故障诊断专业组,制定了用红外热像仪对生产设备进行有计划、有步骤地定时、定点检测,对于重要、关键设备,设立精密检测点,建立设备检测档案,以便在设备发生故障时做出正确的判断和进行劣化趋势分析。