Применение термографии в неразрушающем контроле

В отраслях, охватывающих производство, аэрокосмическую и строительную отрасли, безопасность оборудования и материалов напрямую влияет на производственную эффективность и надежность эксплуатации. Чтобы своевременно обнаружить потенциальные дефекты без повреждения объекта, неразрушающий контроль (НРК) стал важным методом обеспечения качества и безопасности. С ростом требований к более быстрому скорости проверки, более широкому охвату и возможностям реального времени мониторинга инфракрасная термография НРК - как бесконтактный, быстрый и визуальный метод проверки - становится важным дополнением к традиционным методам НРК, обеспечивая эффективные решения для раннего обнаружения скрытых дефектов и аномальных ситуаций.

1. Что такое НРК

Неразрушающий контроль (НРК) относится к методам проверки и оценки, которые оценивают внутренние и поверхностные дефекты, структурное состояние или эксплуатационный статус без повреждения структуры или характеристик испытуемого объекта. Общие методы НРК включают ультразвуковой контроль, рентгенографический контроль, магнитно-частицный контроль, пенетрантный контроль, вихретоковый контроль и инфракрасный термографический контроль.

2. Что такое термографическое неразрушающее тестирование

1) Основные принципы

Термографическое неразрушающее тестирование - это метод НРК, основанный на характеристиках инфракрасного излучения объектов. Все объекты с температурами выше абсолютного нуля непрерывно излучают инфракрасную энергию. Когда внутри объекта есть внутренние дефекты, структурные аномалии или изменения термических свойств, распределение температуры на его поверхности изменяется соответствующим образом. Инфракрасные тепловизоры фиксируют и визуализируют эти различия температур путем бесконтактного измерения, преобразуя невидимую тепловую информацию в интуитивно понятные тепловые изображения. Это позволяет анализировать и оценивать состояние как поверхностных, так и подповерхностных дефектов в контролируемом объекте.

2) Методы тестирования

В зависимости от необходимости использования внешних источников тепла инфракрасная термография НРК обычно классифицируется на пассивный и активный типы.

· Пассивный термографический неразрушающий контроль:
Этот метод использует естественные характеристики инфракрасного излучения испытуемого объекта для получения его термограммы поверхности и анализирует термограмму, чтобы получить необходимую информацию.

· Активный термографический неразрушающий контроль:
Этот метод вводит внешнее тепло, чтобы увеличить температурную разницу между поверхностью объекта и его окружающей средой, делая ее достаточно заметной для инфракрасных термокамер для обнаружения или улучшения точности обнаружения.

3. Преимущества и ограничения термографии в неразрушающем контроле

1) Преимущества

· Бесконтактный контроль:
Инфракрасная термографическая неразрушающая проверка использует бесконтактное измерение, получая информацию о температуре поверхности без прямого контакта с испытуемым объектом. Контроль завершается без влияния на целостность конструкции или свойства материала, избавляя от механических повреждений, рисков загрязнения или вторичного разрушения, которые могут быть вызваны традиционными контактными методами. Это делает его особенно подходящим для сценариев контроля, связанных с высокими температурами, подключенными электрическими системами, вращающимся оборудованием или опасными средами.

· Высокая чувствительность: 
Термографическое неразрушающее тестирование может регистрировать незначительные изменения температуры, вызванные внутренними дефектами в объектах. Эта высокая чувствительность к различиям температур придает инфракрасной термографии явные преимущества в ранней идентификации дефектов, оценке стабильности качества и предотвращении аварийных ситуаций, обеспечивая мощную поддержку для контроля качества и диагностики неисправностей.

· Высокая эффективность инспекции:
Термографическое неразрушающее тестирование может зафиксировать информацию о распределении температуры по всей области контроля за один кадр без поочерёдного сканирования, что позволяет проводить высокоскоростной контроль и охватывать широкую площадь. Эта характеристика делает его особенно подходящим для онлайн - мониторинга качества на крупномасштабных производственных линиях, быстрого скрининга партийных продуктов и профилактического обслуживания оборудования, помогая перейти от выявления дефектов после события к мониторингу процесса.

2) Ограничения

· Ограниченное обнаружение глубинных дефектов:
Инфракрасная термография по сути отражает характеристики распределения поверхностной температуры тестируемого объекта. Когда внутренние дефекты находятся на значительной глубине и не существенно изменяют поверхностную теплопроводность, их проявление на термографических изображениях может быть недостаточно выраженным или даже трудно идентифицируемым напрямую. Поэтому для обнаружения глубоких трещин или сложных внутренних структур термографическое неразрушающее тестирование обычно необходимо комбинировать с ультразвуковым, рентгенографическим или другими методами неразрушающего контроля, чтобы достичь более полной оценки дефектов.

· Чувствительность к условиям окружающей среды:
Внешние факторы, такие как колебания окружающей температуры, солнечное излучение, скорость ветра и влажность, могут мешать инфракрасным термальным данным, ухудшая стабильность и точность измерения температуры. Применение термографического неразрушающего контроля в реальных условиях требует либо контролируемых условий окружающей среды, адаптированных к конкретным сценариям эксплуатации, либо алгоритмической компенсации и методов коррекции данных, чтобы смягчить воздействие окружающей среды на результаты.

· Требования к состоянию поверхности исследуемых объектов:
Равномерность шероховатости поверхности, вариации эмиссивности и отражающие свойства объекта испытания напрямую влияют на качество полученного инфракрасного излучения. Поэтому перед проведением термографического неразрушающего контроля обычно необходимо оценить состояние поверхности исследуемого объекта и принять соответствующие меры по коррекции эмиссивности, чтобы повысить надежность результатов контроля.

В последние годы с постоянным улучшением характеристик инфракрасных детекторов, алгоритмов обработки изображений и системных интеграционных возможностей инфракрасная термографическая технология неразрушающего контроля развивается стремительно, постепенно становясь важным дополнением к традиционным методам контроля, таким как лазерный и ультразвуковой контроль, и даже обеспечивая эффективную замену в некоторых сценариях применения. Кроме того, эта технология может быть интегрирована с другими методами неразрушающего контроля для дальнейшего повышения точности, надежности и комплексной диагностической способности.

4. Применение термографии в неразрушающем контроле

1) Космическая и авиационная промышленность

Неразрушающий контроль с использованием термографии широко применяется для инспекции важных компонентов, таких как композитные конструкции и лопатки двигателей в самолетах и космических аппаратах. Он эффективно выявляет скрытые дефекты, включая расслоение, пустоты и трещины. Захватывая различия в тепловом проводимости между дефектными областями и нормальным материалом, инфракрасная термографическая система неразрушающего контроля обеспечивает быстрый контроль в бесконтактных и неразборных условиях, играя важную роль в обеспечении целостности авиационных и космических конструкций и безопасности полета.

2) Электроэнергетические системы

Аномальное тепло, возникающее в процессе работы электрооборудования, часто является прямым индикатором неисправностей. Неразрушающий контроль с использованием термографии может быть использован для онлайн-инспекции трансформаторов, выключателей, кабелей, шин и другого основного оборудования. Определяя локальные явления перегрева, он позволяет своевременно обнаруживать потенциальные опасности, такие как плохой контакт, перегрузка и старение изоляции, и служит важным инструментом для мониторинга состояния и профилактического обслуживания в электросетях.

Потенциальные опасности, такие как плохой контакт, перегрузка и старение изоляции, служат важным инструментом для мониторинга состояния и профилактического обслуживания в электросетях.

3) Нефтяная и нефтехимическая промышленности

Нефтяное и нефтехимическое оборудование работает в условиях высокой температуры, высокого давления и коррозии, что представляет значительный риск безопасности. Термография на основе инфракрасного излучения (НДТ) позволяет осуществлять бесконтактный и онлайн-мониторинг трубопроводов, емкостей и реакторов, оперативно выявляя аномальные повышения температуры и неравномерное распределение тепла. Это обеспечивает важные данные для оценки состояния оборудования и принятия решений о его обслуживании, снижая риск внезапных отказов.

4) Строительство и строительство зданий

В строительной отрасли применение термографии в неразрушающем контроле в основном направлено на инспекцию фасадов зданий и систем вентиляции и кондиционирования воздуха. Анализируя распределение температуры на поверхности здания, можно оценить теплоизоляционные свойства, определить места утечек и выявить конструктивные дефекты. При проведении энергетических аудитов и инспекции систем вентиляции и кондиционирования воздуха это помогает обнаружить тепловые мостики и аномалии в потреблении энергии, повышая общую энергоэффективность и безопасность здания.

5) Промышленное производство

В промышленном производстве термографическое неразрушающее тестирование может быть использовано для мониторинга состояния работы оборудования, проверки качества продукции и анализа энергоэффективности. За счет быстрого выявления горячих точек оборудования и аномалий в технологическом процессе, оно позволяет проводить раннее предупреждение о неисправностях. В сочетании с анализом термических характеристик продукции, оно помогает в контроле качества и оптимизации технологического процесса, повышая стабильность производства и эффективность использования энергии.

6) Медицина и здравоохранение

Инфракрасная термография в медицинской сфере в основном используется для раннего скрининга заболеваний и вспомогательного диагноза. Патологические области в теле человека обычно характеризуются изменениями местного метаболизма и кровотока, что приводит к аномальному распределению температуры на поверхности тела. С помощью бесконтактного определения теплового равновесия тела, она может предоставить объективные данные для клинического диагноза и оценки эффективности лечения.

5. Рекомендации продуктов Raythink

RM600G Профессиональная портативная тепловая камера

RT630 Экспертная тепловая камера

TN220 Термографическая кубическая камера

AT61 Тепловая камера с электроприводом фокусировки

TN460 Тепловая камера с фиксированной установкой

6. Заключение

В качестве метода неразрушающего контроля, использующего температурные поля в качестве носителей информации, инфракрасная термография постепенно переходит от вспомогательного инструмента контроля к одной из ключевых технологий в инженерных приложениях. Ее неконтактные, высокоэффективные и визуализационные характеристики преобразуют НРК от “постфактум определения” к “мониторингу процесса” и “раннему предупреждению”. С постоянным улучшением характеристик инфракрасных детекторов, алгоритмических возможностей и уровней системной интеграции применение термографии в НРК принесет больше пользы в более сложных условиях эксплуатации и критических отраслях, обеспечивая более перспективную техническую поддержку для безопасности оборудования, контроля качества и надежного функционирования.

Raythink предоставляет надежные, удобные в использовании тепловизоры и комплексную техническую поддержку пользователям по всему миру. Если вы исследуете применение инфракрасной термографической неразрушающей проверки в конкретных сценариях или ищете решения по обследованию, адаптированные к вашим условиям эксплуатации, пожалуйста, свяжитесь с Raythink, чтобы совместно исследовать более эффективные и надежные подходы к практике неразрушающего контроля.