紅外熱成像無(wú)損檢測(cè)服務(wù)
1 簡(jiǎn)介
紅外熱成像無(wú)損探傷技術(shù)的核心是依靠物體自身熱輻射而對(duì)其溫場(chǎng)被動(dòng)成象的探傷技術(shù)
與多種常用的探傷技術(shù)，如超聲波、X光、熱成象、暗電流、全息攝影、染料、磁化等等相比，紅外熱波無(wú)損探傷技術(shù)具有適用面廣（可用于所有金屬和非金屬材料），速度快（每個(gè)測(cè)量一般只需數(shù)秒鐘），觀測(cè)面積大（根據(jù)被測(cè)對(duì)象，一次測(cè)量可覆蓋面積近一平方米），測(cè)量結(jié)果用圖象顯示，直觀易懂，多數(shù)情況下不污染也不需接觸試件等優(yōu)點(diǎn)。
應(yīng)用領(lǐng)域與前景
紅外熱成像探傷技術(shù)的功能和用途主要是無(wú)損探傷和檢測(cè)。能應(yīng)用的地方可以說(shuō)是；特別是用于航空、航天、領(lǐng)域中有關(guān)飛行器安全的檢測(cè)；用于各種新材料，特別是多層復(fù)合材料的研究；各工業(yè)、制造業(yè)中探測(cè)各種承重設(shè)備表面及表面下的疲勞裂紋；各種粘接、焊接質(zhì)量檢測(cè)，涂層檢測(cè)；用于產(chǎn)品質(zhì)量的監(jiān)測(cè)；對(duì)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況的監(jiān)測(cè)；用于對(duì)產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中加載或破壞性試驗(yàn)過(guò)程的評(píng)估等等。此外，這項(xiàng)技術(shù)還可以用來(lái)做定量測(cè)量分析，如測(cè)量材料厚度和各種涂層、夾層的厚度以及進(jìn)行表面下的材料和結(jié)構(gòu)特征識(shí)別。
電力設(shè)備應(yīng)用紅外熱成像檢測(cè),產(chǎn)生效益更為顯著
遠(yuǎn)紅外熱成像儀與測(cè)溫儀在電力設(shè)備檢測(cè)上的應(yīng)用
許多企業(yè)利用遠(yuǎn)紅外熱成像儀與測(cè)溫儀，發(fā)現(xiàn)了大量電氣設(shè)備缺陷，避免了許多設(shè)備事故的發(fā)生，減少損失上千萬(wàn)。紅外檢測(cè)在電力設(shè)備狀態(tài)檢修工作中發(fā)揮的作用，是實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修以來(lái)和最成功的。
發(fā)現(xiàn)的設(shè)備缺陷類型主要有：
電力設(shè)備的外部熱缺陷指導(dǎo)體裸露在空氣中的熱缺陷
-隔離刀閘的熱缺陷、高壓穿墻套管的熱缺陷、一次設(shè)備接頭的熱缺陷、銅、鋁導(dǎo)體的連接有個(gè)電化腐蝕問(wèn)題
電力設(shè)備的內(nèi)部熱缺陷
封閉在固體絕緣、油絕緣以及設(shè)備殼體內(nèi)部的電氣回路故障和絕緣介質(zhì)劣化所引起的熱缺陷--高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備接頭發(fā)熱、變壓器箱體渦流損耗、高壓開(kāi)關(guān)或變壓器的出線套管、端子排端子發(fā)熱、電路板發(fā)熱、電纜鼻子發(fā)熱等。
發(fā)電設(shè)備應(yīng)用遠(yuǎn)紅外熱成像儀進(jìn)行掃描的范圍主要包括
鍋爐熱保溫部分、蒸汽管道、熱風(fēng)道、除塵器煙道、輸煤皮帶、
閥門(mén)、電動(dòng)機(jī)控制中心、電氣控制盤(pán)、變壓器、升壓站設(shè)備、電
路板、電纜接頭等。
2 應(yīng)用實(shí)例舉要
2.1 飛機(jī)檢測(cè)
紅外熱波檢測(cè)技術(shù)用于各類飛機(jī)的探傷研究已經(jīng)10 年左右。
檢測(cè)都得到了實(shí)用和有效的結(jié)果，而且，還可以對(duì)損傷做定量分析。如探測(cè)損傷深度、銹蝕程度以及能區(qū)別是積水還是滲漏的液壓油等。這些結(jié)果都是經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)室和實(shí)地、外場(chǎng)試驗(yàn)，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和改進(jìn)設(shè)備才得到的。紅外熱波檢測(cè)技術(shù)用于飛機(jī)探傷主要是探測(cè)其蒙皮損傷。飛機(jī)蒙皮損傷大致有五類：一是起降過(guò)程中受異物撞擊（如冰雹、飛沙、飛鳥(niǎo)等）后引起的損傷，特別是采用復(fù)合材料的部分，受撞擊后表面完好，而強(qiáng)度和密封性已被破壞；二是因高低空壓力變化產(chǎn)生的“吹氣球”效應(yīng)，從而導(dǎo)致應(yīng)力集中處（鉚釘附近）的金屬因疲勞而產(chǎn)生裂紋；三是各種化學(xué)原因造成的銹蝕，特別是內(nèi)表面銹蝕；四是各種原因引起的結(jié)構(gòu)損傷，如各種失效的粘接、焊接、鉚接；五是密封不好引起的機(jī)身蜂窩結(jié)構(gòu)件和泡沫材料件的積水。紅外熱波檢測(cè)技術(shù)對(duì)于所有這五類損傷的[1][2]
圖1 為波音737飛機(jī)某一局部的可見(jiàn)光照片。被測(cè)區(qū)4x5呎大小，可看清鋁蒙皮上的鉚釘和一塊修補(bǔ)。
圖2與圖1為相同區(qū)域，4呎x 5呎面積，是波音737飛機(jī)蒙皮的紅外熱波檢測(cè)結(jié)果拼圖。熱波檢測(cè)結(jié)果圖可看清鋁蒙皮內(nèi)部的加強(qiáng)筋開(kāi)裂和銹蝕損傷。全部檢測(cè)僅用時(shí)20分鐘，這對(duì)于飛機(jī)在役檢測(cè)十分有意義。
圖3是熱波檢測(cè)技術(shù)用于對(duì)飛機(jī)表面下蜂窩結(jié)構(gòu)材料的損傷識(shí)別和表征。[3]
對(duì)飛機(jī)蜂窩結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行脈沖加熱后，應(yīng)用紅外熱波檢測(cè)技術(shù)可繪出表面不同區(qū)域的冷卻曲線，用于飛機(jī)蜂窩結(jié)構(gòu)材料的探傷檢測(cè)與損傷特性識(shí)別。圖3中用不色對(duì)照顯示了不同損傷區(qū)域與其相應(yīng)的表面冷卻曲線，其結(jié)果可以識(shí)別出表面下正常狀況、多層蒙皮材料開(kāi)裂、蒙皮下蜂窩結(jié)構(gòu)材料缺損、液壓油滲漏、蜂窩結(jié)構(gòu)儲(chǔ)水等各種情況。
2.2 碳纖維增強(qiáng)多層復(fù)合材料受單點(diǎn)撞擊后的層析探傷
圖4為受撞擊后的碳纖維增強(qiáng)多層復(fù)合材料試件在應(yīng)用紅外熱波檢測(cè)技術(shù)后得到的一組熱圖，材料厚度約4mm, 共32層。受單點(diǎn)撞擊后表面無(wú)明顯可見(jiàn)損傷。脈沖加熱后，如圖4所示，不同時(shí)間的熱圖顯現(xiàn)了不同深度層的損傷狀況。各層損傷沿該層纖維方向擴(kuò)展。受撞面1，2層無(wú)傷。“花”心為受撞點(diǎn)。[3]
2.3 絕熱層的檢測(cè)
各種各樣的熱機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)都有兩個(gè)基本問(wèn)題：提高效率和防止過(guò)熱燒毀。流行的辦法是在其燃燒腔內(nèi)金屬部件上涂陶瓷或合金材料的絕熱層。而絕熱層在金屬上的附著性能常常決定了熱機(jī)的壽命。世界一家的發(fā)動(dòng)機(jī)制造商就曾在研制一種大型發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)遇到了該如何測(cè)量噴涂在活塞上的陶瓷絕熱層的壽命問(wèn)題。當(dāng)工程師將涂有不同厚度的，采用不同配方的陶瓷絕熱層的活塞放到引擎中實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)不同時(shí)間段而最終取出后，競(jìng)無(wú)法確定陶瓷絕熱層的附著情況。所有已知可用的探傷辦法都無(wú)法做到即不損傷又不接觸樣品。而采用熱波探傷的方法后，每個(gè)試件只需幾十秒鐘，便可將絕熱層的附著情況清晰的顯示出來(lái)。類似的試驗(yàn)還有某汽車(chē)公司鑄鋁缸體內(nèi)襯附著問(wèn)題；某公司渦輪發(fā)電機(jī)葉片絕熱層附著問(wèn)題等等。與這些情況類似，航天器的液體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭固體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的噴口絕熱層附著問(wèn)題；各種鍍膜、涂層的探傷問(wèn)題；粘接質(zhì)量問(wèn)題等都可用同樣方法進(jìn)行探測(cè)。[4][5]圖5為渦輪葉片檢測(cè)熱圖。
2.4 裂紋探測(cè)
對(duì)于各種各樣的裂紋進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)一直是無(wú)損檢測(cè)界的難題。特別對(duì)那些與表面垂直并閉合的裂紋，曾長(zhǎng)期沒(méi)有快速、非接觸、不污染試件的可靠檢測(cè)辦法。而采用熱波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)卻可以得到令人滿意的結(jié)果。
利用超聲加熱和熱波探測(cè)技術(shù)（熱超聲法），就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)機(jī)身疲勞裂紋的快速、大面積檢測(cè)，對(duì)多種工業(yè)零件的裂紋和焊接質(zhì)量的快速檢測(cè)。該技術(shù)是熱波探傷的領(lǐng)域，其應(yīng)用前景已引起廣泛關(guān)注。從目前情況看，對(duì)所有已知的各種表面裂紋進(jìn)行檢測(cè)的結(jié)果都很成功。其中包括探測(cè)到了飛機(jī)蒙皮的疲勞裂紋；鑄鋁引擎外殼的裂紋；鋼曲軸的裂紋；銅焊裂紋；陶瓷茶杯裂紋；牙齒上的裂紋；核桃皮上的裂紋等等。
圖6為一鋁試件在光學(xué)顯微鏡下看到的微小裂紋，圖7是用熱超聲法測(cè)量該裂紋獲得的熱圖序列。[6]
圖8顯示了利用熱超聲檢測(cè)技術(shù)對(duì)工業(yè)零件進(jìn)行裂紋檢測(cè)的多種應(yīng)用實(shí)例[7]。此方法與脈沖加熱方法一樣,都可記錄完整的探測(cè)熱過(guò)程并利用計(jì)算機(jī)做視頻放映，以表現(xiàn)整個(gè)缺陷的狀況。檢測(cè)結(jié)果也可以采用抓幀的方法，以分析缺陷所在不同位置處的大小、取向、形狀和性質(zhì)。
2.5 單向、不接觸厚度測(cè)量
紅外熱波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)還可用于單向、不接觸厚度測(cè)量。如測(cè)量噴漆的厚度；測(cè)金屬板材的厚度等。精度可以達(dá)到比較高的水平，如：測(cè)1mm厚鋁板的精度可達(dá)到微米級(jí)，小于1％。這項(xiàng)應(yīng)用實(shí)際上是研究飛機(jī)蒙皮銹蝕定量測(cè)量的附加成果[3][8]。
圖9為對(duì)波音737鋁蒙皮銹蝕的定量測(cè)量結(jié)果。
2.6 現(xiàn)場(chǎng)、外場(chǎng)應(yīng)用
目前，美國(guó)多家大公司(如：GE、GM、波音、福特、洛克西德、西屋等)及政府機(jī)構(gòu)(如：NASA、FAA、空軍、)等已經(jīng)在廣泛應(yīng)用和推廣該項(xiàng)技術(shù)。[9]該技術(shù)的一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是非常適合現(xiàn)場(chǎng)、外場(chǎng)，在線在役檢測(cè)。
圖10為一工作現(xiàn)場(chǎng)，圖11為飛機(jī)在役檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)。
大發(fā)光飛艇應(yīng)用IRSYS紅外成像儀作無(wú)損探測(cè)
無(wú)損探傷 檢測(cè)圖片
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電力設(shè)備狀態(tài)檢修--潛在故障檢測(cè)
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