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红外无损检测实例

检测仪

来源:检测仪 点击数:1704次 更新时间:2015-1-22 10:30:14
诊断名称:红外无损检测实例
备注信息:

无损检测的概述:无损检测 NDT (Non-destructive testing),就是利用声、光、磁和电等特性,在不损害或不影响被检对象使用性能的前提下,检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性,给出缺陷的大小、位置、性质和数量等信息,进而判定被检对象所处技术状态(如合格与否、剩余寿命等)的所有技术手段的总称。

无损检测的检测范围:

焊缝表面缺陷检查。检查焊缝表面裂纹、未焊透及焊漏等焊接质量。
内腔检查。检查表面裂纹、起皮、拉线、划痕、凹坑、凸起、斑点、腐蚀等缺陷。
状态检查。当某些产品(如蜗轮泵、发动机等)工作后,按技术要求规定的项目进行内窥检测。
装配检查。当有要求和需要时,使用同三维工业视频内窥镜对装配质量进行检查;装配或某一工序完成后,检查各零部组件装配位置是否符合图样或技术条件的要求;是否存在装配缺陷。
多余物检查。检查产品内腔残余内屑,外来物等多余物。

常用的无损检测方法:目视检测、射线照相检验、超声检测、磁粉检测、液体渗透检测、涡流检测、声发射检测、热像检测、红外检测、泄漏试验、交流场测量技术检测、漏磁检验、远场测试检测。

红外无损检测的发展:

近几年红外无损检测技术发展很快,已经成为传统检测方式如激光、超声等技术的补充及替代。该技术也可以与其他检测方式相结合以提高检测的精确度及可靠性。

红外无损检测的特点:

(1)适用于金属和非金属材料,适用范围广
(2)非接触式测量,不会对试样造成污染
(3)测量结果的可视性,可以通过图像显示测量结果
(4)观测面积很大,对于大型检测对象可对其进行拼接处理
(5)检测设备便携,可移动,特别适用于现场在线检测
(6)检测速度快

红外辐射实际是波长为0.75~100μm:

红外辐射分为三个波段
(1)近红外波段 波长为0.75~3.0μm。
(2)中红外波段 波长为3.0~20μm
(3)远红外波段 波长大于20μm。

能够顺利地透过大气的红外辐射主要有三个波长范围:1~2.5μm、3~5μm和8~14μm。—般将这三个波长范围叫做大气窗口

红外检测的检测原理:

总的来说,红外无损检测是依据红外辐射的基本原理。使用红外辐射的分析方法来对物体内部能量流动情况进行测量,然后使用红外热像仪显示检测结果。直观上对缺陷进行判定的一种方法。

当物体的温度同环境温度存在差异时,就会在物体内部产生热量的流动。在实施无损检测时,如果向一个试件注入热量。其中一部分热流必然向内部扩散。并引起试样表面的温度分布的变化。对于无缺陷的物体,当热流均匀注入时 .热流能够均匀的向内部扩散或从表面扩散 ,因而表面的温度场分布也是均匀的:当物体内部存在隔热性缺陷时.热流会在缺陷处受阻。造成热量堆积.导致表面出现温度高的局部热区:当物体内部含有导热性缺陷时.试样表面就会出现温度较低的局部冷区。由以上几种情况可看出.当试样内部存在缺陷时.就会在试样有缺陷区和无缺 陷区形成温差 且该温差 除了取决于试样材 料的热物理性质外,还与缺陷的尺寸、距表面的距离及它的热物理性质有关。由于试样局部温差的存在 .必然导致红外辐射强度的不同.利用红外热像仪即可检测出温度的变化状况.进而判断缺陷的情况。

红外无损检测的理论依据:

为了方便进行理论计算,常把试样简化为一维热传导模型。
当给定热激励函数和边界条件时,对热传导方程进行求解,可得到热波的传导函数。热传导方程表述如下:

f(r,t)为热激励函数 ;T(r,t)是 r处 t时 的热 力学温度 ;K 为
热传导率;密度p ;材料的比热Cv

通过对热传导方程求解,可得

在上式中,第一项为冷却项,第二项为热播传播的n 次反射。由于热波在传播过程中快速衰减,故可以不考虑n>l 的高次反射项。

可得无缺陷区表面的温度分布情况为:

因此,我们可以从上面式子得到,被测物体表面的温度差函数:

时,可得△T达到较大值时的时间t。
然后通过关系式 和    推算出缺陷尺寸D,缺陷距检测面的距离d

红外无损检测的方式:

主动式红外检测:
   为了使被测物体失去热平衡,在红外检测时为被测物体注入热量,被测物体内部温度不必达到稳定状态,内部温度不均匀时即可进行红外检测的方法即为主动式红外检测。
被动式红外检测:
   利用周围环境的温度与试样温度有差异,不需要加载热源,在工件与环境进行热交换 时 ,通过对被测物表 面发出的红外辐射进行检测来检测缺陷的一种方式。

 红外无损检测系统的构成:

常用红外探测器:

红外无损检测在工程中的应用:

红外无损检测是非接触式的,并且可以实现在大范围、宽视野内的测量,单次检测面积大,效率很高并且花费较少,因此非常适合高层建筑外部装饰屋的质量检测。由于红外无损检测是非接触式的,因此非常适合窑炉内衬耐火材料缺陷的检测,此外,红外检测还可用在屋面、墙面的漏水检测。

在建筑外装饰物种的应用:

建筑物外装饰物包括饰面砖、保温隔热材料等在长时间的风吹日晒雨淋后或者由于其自身的施工质量问题饰面砖和粘接层之间难免会出现起鼓、脱粘、疏松的问题。国内外已有很多因为这种因为建筑外装饰物坠落伤人的报道,解决此问题的一个很好的办法就是定期的对建筑外装饰物进行检测。红外无损检测不仅检测范围大而且是非接触式的,非常适合高楼大厦外装饰物的质量检测。饰面砖等装饰物可以看成是一个整体的两个部分,包括饰面砖本身和粘接的砂浆层,缺陷一般出现在砂浆层上,砂浆层一旦出现缺陷和裂纹,在缺陷处的温度分布就会不同于质量正常处的分布,缺陷处的温度分布反作用于物体表面,使得缺陷对应处的表面温度场异常,通过红外成像仪就可以检测出这种差异。目前,在国外已有红外成像仪在建筑外装饰物检测的实例,在国内应用还比较少。

在窑炉耐火材料中的应用:

基于非接触式的无损检测技术,这种检测技术也可应用于高温窑炉内衬耐火材料的质量检测。高温窑炉中的耐火材料在长时间的摩擦和高温加热条件下可能出现裂纹等缺陷,普通的设备很难对其检测。红外无损检测在中方面非常有优势。当耐火材料内部出现裂纹以后,在裂纹对应的窑炉表面处的温度场分布会异于其他地方,通过红外成像仪在外部检测这种温度场的变化,就可以找出裂纹所在的位置以及深度,能够为窑炉的检修提供科学的分析 。

在房屋检漏中的应用:

屋面防水层失效以及墙面微漏造成的雨水渗漏是工程中很常见的现象,也是人们很头疼的问题。这种检测技术在检漏中的应用在国外已有成功文献报导,由于雨水的热容和导热性与周围建筑材料的热容、导热性有着很大的差别,借助太阳光照射后的热传导或者反射扩散的作用,缺陷处所在表面的温度分布就会异于周边的温度分布,红外检测技术能够检测出面层的不连续处以及雨水藏匿的部位,为房屋检修提供可行的依据。

在铁路检测中的应用:

在夜间,使用较久、已经破碎的道砟温度,通常比新铺设道砟的温度低。这是由于,新铺道砟间的空隙比较大,其中的空气具有隔热作用,可阻止白天获得的热量散发出去;而已破碎、陈旧道砟间的空隙比较小,无法保持更多热量,所以,温度自然要比新道砟低。根据这一特点,只要将这种红外相机安装到列车底部,列车在夜间运行时,就可对路轨状况持续进行监测,帮助人们及时发现问题,清除隐患。

红外无损检测的不足与改进:

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