紅外無損檢測

1、關(guān)勁新關(guān)勁新 201101183 無損檢測 NDT （Non-destructive testing），就是利用聲、光、磁和電等特性，在不損害或不影響被檢對象使用性能的前提下，檢測被檢對象中是否存在缺陷或不均勻性，給出缺陷的大小、位置、性質(zhì)和數(shù)量等信息，進(jìn)而判定被檢對象所處技術(shù)狀態(tài)（如合格與否、剩余壽命等）的所有技術(shù)手段的總稱。l非破壞性 l全面性 l全程性 l可靠性 l焊縫表面缺陷檢查。檢查焊縫表面裂紋、未焊透及焊漏等焊接質(zhì)量。l內(nèi)腔檢查。檢查表面裂紋、起皮、拉線、劃痕、凹坑、凸起、斑點、腐蝕等缺陷。l狀態(tài)檢查。當(dāng)某些產(chǎn)品(如蝸輪泵、發(fā)動機(jī)等)工作后，按技術(shù)要求規(guī)定的項目進(jìn)行內(nèi)窺檢測。l裝配

2、檢查。當(dāng)有要求和需要時，使用同三維工業(yè)視頻內(nèi)窺鏡對裝配質(zhì)量進(jìn)行檢查;裝配或某一工序完成后，檢查各零部組件裝配位置是否符合圖樣或技術(shù)條件的要求;是否存在裝配缺陷。l多余物檢查。檢查產(chǎn)品內(nèi)腔殘余內(nèi)屑，外來物等多余物。常用的無損檢測方法常用的無損檢測方法 目視檢測、射線照相檢驗、超聲檢測、磁粉檢測、液體滲透檢測、渦流檢測、聲發(fā)射檢測、熱像檢測、泄漏試驗、交流場測量技術(shù)檢測、漏磁檢驗、遠(yuǎn)場測試檢測 紅外無損檢測的發(fā)展紅外無損檢測的發(fā)展l近幾年紅外無損檢測技術(shù)發(fā)展很快，已經(jīng)成為傳統(tǒng)檢測方式如激光、超聲等技術(shù)的補充及替代。該技術(shù)也可以與其他檢測方式相結(jié)合以提高檢測的精確度及可靠性。(1)適用于金屬和非金屬

3、材料，適用范圍廣(2)非接觸式測量，不會對試樣造成污染(3)測量結(jié)果的可視性，可以通過圖像顯示測量結(jié)果(4)觀測面積很大，對于大型檢測對象可對其進(jìn)行拼接處理(5)檢測設(shè)備便攜，可移動，特別適用于現(xiàn)場在線檢測(6)檢測速度快紅外輻射實際是波長為紅外輻射實際是波長為0.75100m紅外輻射分為三個波段紅外輻射分為三個波段l(1)近紅外波段近紅外波段 波長為波長為0.753.0m。l(2)中紅外波段中紅外波段 波長為波長為3.020ml(3)遠(yuǎn)紅外波段遠(yuǎn)紅外波段 波長大于波長大于20m。能夠順利地透過大氣的紅外輻射主要有三個波長范能夠順利地透過大氣的紅外輻射主要有三個波長范圍：圍：12.5m、35m

4、和和814m。般將這三個般將這三個波長范圍叫做大氣窗口波長范圍叫做大氣窗口紅外檢測的檢測原理紅外檢測的檢測原理 總的來說，紅外無損檢測是依據(jù)紅外輻射的基本原理。使用紅外輻射的分析方法來對物體內(nèi)部能量流動情況進(jìn)行測量，最后使用紅外熱像儀顯示檢測結(jié)果。直觀上對缺陷進(jìn)行判定的一種方法。 當(dāng)物體的溫度同環(huán)境溫度存在差異時，就會在物體內(nèi)部產(chǎn)生熱量的流動。在實施無損檢測時，如果向一個試件注入熱量。其中一部分熱流必然向內(nèi)部擴(kuò)散。并引起試樣表面的溫度分布的變化。對于無缺陷的物體，當(dāng)熱流均勻注入時 熱流能夠均勻的向內(nèi)部擴(kuò)散或從表面擴(kuò)散 ，因而表面的溫度場分布也是均勻的：當(dāng)物體內(nèi)部存在隔熱性缺陷時熱流會在缺陷處受

5、阻。造成熱量堆積導(dǎo)致表面出現(xiàn)溫度高的局部熱區(qū)：當(dāng)物體內(nèi)部含有導(dǎo)熱性缺陷時試樣表面就會出現(xiàn)溫度較低的局部冷區(qū)。由以上幾種情況可看出當(dāng)試樣內(nèi)部存在缺陷時就會在試樣有缺陷區(qū)和無缺 陷區(qū)形成溫差 且該溫差 除了取決于試樣材 料的熱物理性質(zhì)外，還與缺陷的尺寸、距表面的距離及它的熱物理性質(zhì)有關(guān)。由于試樣局部溫差的存在 必然導(dǎo)致紅外輻射強度的不同利用紅外熱像儀即可檢測出溫度的變化狀況進(jìn)而判斷缺陷的情況 為了方便進(jìn)行理論計算，常把試樣簡化為一維熱傳導(dǎo)模型。 當(dāng)給定熱激勵函數(shù)和邊界條件時，對熱傳導(dǎo)方程進(jìn)行求解，可得到熱波的傳導(dǎo)函數(shù)。熱傳導(dǎo)方程表述如下：f(r,t)為熱激勵函數(shù) ；T(r，t)是 r處 t時 的熱

6、 力學(xué)溫度 ；K 為熱傳導(dǎo)率；密度p ；材料的比熱Cv通過對熱傳導(dǎo)方程求解，可得在上式中，第一項為冷卻項，第二項為熱播傳播的n 次反射。由于熱波在傳播過程中快速衰減，故可以不考慮nl 的高次反射項。 因此，我們可以從上面式子得到，被因此，我們可以從上面式子得到，被測物體表面的溫度差函數(shù)：測物體表面的溫度差函數(shù)：l令 時，可得T達(dá)到最大值時的時間t。l然后通過關(guān)系式 和 推算出缺陷尺寸D，缺陷距檢測面的距離dl令 時，可得T達(dá)到最大值時的時間t。l然后通過關(guān)系式 和 推算出缺陷尺寸D，缺陷距檢測面的距離dl令 時，可得T達(dá)到最大值時的時間t。l然后通過關(guān)系式 和 推算出缺陷尺寸D，缺陷距檢測面的

7、距離dl令 時，可得T達(dá)到最大值時的時間t。l然后通過關(guān)系式 和 推算出缺陷尺寸D，缺陷距檢測面的距離dl令 時，可得T達(dá)到最大值時的時間t。l然后通過關(guān)系式 和 推算出缺陷尺寸D，缺陷距檢測面的距離d紅外無損檢測的方式：紅外無損檢測的方式：l主動式紅外檢測 為了使被測物體失去熱平衡，在紅外檢測時為被測物體注入熱量，被測物體內(nèi)部溫度不必達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，內(nèi)部溫度不均勻時即可進(jìn)行紅外檢測的方法即為主動式紅外檢測l被動式紅外檢測 利用周圍環(huán)境的溫度與試樣溫度有差異，不需要加載熱源，在工件與環(huán)境進(jìn)行熱交換 時 ，通過對被測物表 面發(fā)出的紅外輻射進(jìn)行檢測來檢測缺陷的一種方式紅外無損檢測系統(tǒng)的構(gòu)成紅外無損檢

8、測系統(tǒng)的構(gòu)成熱電探測器熱電探測器熱敏電阻紅外探測器熱敏電阻紅外探測器熱釋電探測器熱釋電探測器光電探測器光電探測器光電導(dǎo)型探測器光電導(dǎo)型探測器光伏型探測器光伏型探測器(2) (2) 常用紅外探測器常用紅外探測器紅外無損檢測在工程中的應(yīng)用紅外無損檢測在工程中的應(yīng)用 紅外無損檢測是非接觸式的，并且可以實現(xiàn)在大范圍、寬視野內(nèi)的測量，單次檢測面積大，效率很高并且花費較少，因此非常適合高層建筑外部裝飾屋的質(zhì)量檢測。由于紅外無損檢測是非接觸式的，因此非常適合窯爐內(nèi)襯耐火材料缺陷的檢測，此外，紅外檢測還可用在屋面、墻面的漏水檢測。 在建筑外裝飾物種的應(yīng)用在建筑外裝飾物種的應(yīng)用l建筑物外裝飾物包括飾面磚、保溫隔

9、熱材料等在長時間的風(fēng)吹日曬雨淋后或者由于其自身的施工質(zhì)量問題飾面磚和粘接層之間難免會出現(xiàn)起鼓、脫粘、疏松的問題。國內(nèi)外已有很多因為這種因為建筑外裝飾物墜落傷人的報道，解決此問題的一個很好的辦法就是定期的對建筑外裝飾物進(jìn)行檢測。紅外無損檢測不僅檢測范圍大而且是非接觸式的，非常適合高樓大廈外裝飾物的質(zhì)量檢測。飾面磚等裝飾物可以看成是一個整體的兩個部分，包括飾面磚本身和粘接的砂漿層，缺陷一般出現(xiàn)在砂漿層上，砂漿層一旦出現(xiàn)缺陷和裂紋，在缺陷處的溫度分布就會不同于質(zhì)量正常處的分布，缺陷處的溫度分布反作用于物體表面，使得缺陷對應(yīng)處的表面溫度場異常，通過紅外成像儀就可以檢測出這種差異。目前，在國外已有紅外成

10、像儀在建筑外裝飾物檢測的實例，在國內(nèi)應(yīng)用還比較少 在窯爐耐火材料中的應(yīng)用在窯爐耐火材料中的應(yīng)用l基于非接觸式的無損檢測技術(shù)，這種檢測技術(shù)也可應(yīng)用于高溫窯爐內(nèi)襯耐火材料的質(zhì)量檢測。高溫窯爐中的耐火材料在長時間的摩擦和高溫加熱條件下可能出現(xiàn)裂紋等缺陷，普通的設(shè)備很難對其檢測。紅外無損檢測在中方面非常有優(yōu)勢。當(dāng)耐火材料內(nèi)部出現(xiàn)裂紋以后，在裂紋對應(yīng)的窯爐表面處的溫度場分布會異于其他地方，通過紅外成像儀在外部檢測這種溫度場的變化，就可以找出裂紋所在的位置以及深度，能夠為窯爐的檢修提供科學(xué)的分析 在房屋檢漏中的應(yīng)用在房屋檢漏中的應(yīng)用 l屋面防水層失效以及墻面微漏造成的雨水滲漏是工程中很常見的現(xiàn)象，也是人們

11、很頭疼的問題。這種檢測技術(shù)在檢漏中的應(yīng)用在國外已有成功文獻(xiàn)報導(dǎo)，由于雨水的熱容和導(dǎo)熱性與周圍建筑材料的熱容、導(dǎo)熱性有著很大的差別，借助太陽光照射后的熱傳導(dǎo)或者反射擴(kuò)散的作用，缺陷處所在表面的溫度分布就會異于周邊的溫度分布，紅外檢測技術(shù)能夠檢測出面層的不連續(xù)處以及雨水藏匿的部位，為房屋檢修提供可行的依據(jù) 在鐵路檢測中的應(yīng)用在鐵路檢測中的應(yīng)用在夜間，使用較久、已經(jīng)破碎的道砟在夜間，使用較久、已經(jīng)破碎的道砟溫度，通常比新鋪設(shè)道砟的溫度低。溫度，通常比新鋪設(shè)道砟的溫度低。這是由于，新鋪道砟間的空隙比較大，這是由于，新鋪道砟間的空隙比較大，其中的空氣具有隔熱作用，可阻止白其中的空氣具有隔熱作用，可阻止白天獲得的熱量散發(fā)出去；而已破碎、天獲得的熱量散發(fā)出去；而已破碎、陳舊道砟間的空隙比較小，無法保持陳舊道砟間的空隙比較小，無法保持更多熱量，所以，溫度自