紅外熱成像無損檢測服務
1 簡介
紅外熱成像無損探傷技術的核心是依靠物體自身熱輻射而對其溫場被動成象的探傷技術
與多種常用的探傷技術，如超聲波、X光、熱成象、暗電流、全息攝影、染料、磁化等等相比，紅外熱波無損探傷技術具有適用面廣（可用于所有金屬和非金屬材料），速度快（每個測量一般只需數秒鐘），觀測面積大（根據被測對象，一次測量可覆蓋面積近一平方米），測量結果用圖象顯示，直觀易懂，多數情況下不污染也不需接觸試件等優點。
應用領域與前景
紅外熱成像探傷技術的功能和用途主要是無損探傷和檢測。能應用的地方可以說是；特別是用于航空、航天、領域中有關飛行器安全的檢測；用于各種新材料，特別是多層復合材料的研究；各工業、制造業中探測各種承重設備表面及表面下的疲勞裂紋；各種粘接、焊接質量檢測，涂層檢測；用于產品質量的監測；對設備運轉情況的監測；用于對產品研發過程中加載或破壞性試驗過程的評估等等。此外，這項技術還可以用來做定量測量分析，如測量材料厚度和各種涂層、夾層的厚度以及進行表面下的材料和結構特征識別。
電力設備應用紅外熱成像檢測,產生效益更為顯著
遠紅外熱成像儀與測溫儀在電力設備檢測上的應用
許多企業利用遠紅外熱成像儀與測溫儀，發現了大量電氣設備缺陷，避免了許多設備事故的發生，減少損失上千萬。紅外檢測在電力設備狀態檢修工作中發揮的作用，是實現狀態檢修以來和最成功的。
發現的設備缺陷類型主要有：
電力設備的外部熱缺陷指導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、一次設備接頭的熱缺陷、銅、鋁導體的連接有個電化腐蝕問題
電力設備的內部熱缺陷
封閉在固體絕緣、油絕緣以及設備殼體內部的電氣回路故障和絕緣介質劣化所引起的熱缺陷--高壓開關設備接頭發熱、變壓器箱體渦流損耗、高壓開關或變壓器的出線套管、端子排端子發熱、電路板發熱、電纜鼻子發熱等。
發電設備應用遠紅外熱成像儀進行掃描的范圍主要包括
鍋爐熱保溫部分、蒸汽管道、熱風道、除塵器煙道、輸煤皮帶、
閥門、電動機控制中心、電氣控制盤、變壓器、升壓站設備、電
路板、電纜接頭等。
2 應用實例舉要
2.1 飛機檢測
紅外熱波檢測技術用于各類飛機的探傷研究已經10 年左右。
檢測都得到了實用和有效的結果，而且，還可以對損傷做定量分析。如探測損傷深度、銹蝕程度以及能區別是積水還是滲漏的液壓油等。這些結果都是經過大量實驗室和實地、外場試驗，不斷總結經驗和改進設備才得到的。紅外熱波檢測技術用于飛機探傷主要是探測其蒙皮損傷。飛機蒙皮損傷大致有五類：一是起降過程中受異物撞擊（如冰雹、飛沙、飛鳥等）后引起的損傷，特別是采用復合材料的部分，受撞擊后表面完好，而強度和密封性已被破壞；二是因高低空壓力變化產生的“吹氣球”效應，從而導致應力集中處（鉚釘附近）的金屬因疲勞而產生裂紋；三是各種化學原因造成的銹蝕，特別是內表面銹蝕；四是各種原因引起的結構損傷，如各種失效的粘接、焊接、鉚接；五是密封不好引起的機身蜂窩結構件和泡沫材料件的積水。紅外熱波檢測技術對于所有這五類損傷的[1][2]
圖1 為波音737飛機某一局部的可見光照片。被測區4x5呎大小，可看清鋁蒙皮上的鉚釘和一塊修補。
圖2與圖1為相同區域，4呎x 5呎面積，是波音737飛機蒙皮的紅外熱波檢測結果拼圖。熱波檢測結果圖可看清鋁蒙皮內部的加強筋開裂和銹蝕損傷。全部檢測僅用時20分鐘，這對于飛機在役檢測十分有意義。
圖3是熱波檢測技術用于對飛機表面下蜂窩結構材料的損傷識別和表征。[3]
對飛機蜂窩結構材料進行脈沖加熱后，應用紅外熱波檢測技術可繪出表面不同區域的冷卻曲線，用于飛機蜂窩結構材料的探傷檢測與損傷特性識別。圖3中用不色對照顯示了不同損傷區域與其相應的表面冷卻曲線，其結果可以識別出表面下正常狀況、多層蒙皮材料開裂、蒙皮下蜂窩結構材料缺損、液壓油滲漏、蜂窩結構儲水等各種情況。
2.2 碳纖維增強多層復合材料受單點撞擊后的層析探傷
圖4為受撞擊后的碳纖維增強多層復合材料試件在應用紅外熱波檢測技術后得到的一組熱圖，材料厚度約4mm, 共32層。受單點撞擊后表面無明顯可見損傷。脈沖加熱后，如圖4所示，不同時間的熱圖顯現了不同深度層的損傷狀況。各層損傷沿該層纖維方向擴展。受撞面1，2層無傷。“花”心為受撞點。[3]
2.3 絕熱層的檢測
各種各樣的熱機、發動機都有兩個基本問題：提高效率和防止過熱燒毀。流行的辦法是在其燃燒腔內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的壽命。世界一家的發動機制造商就曾在研制一種大型發動機時遇到了該如何測量噴涂在活塞上的陶瓷絕熱層的壽命問題。當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際運轉不同時間段而最終取出后，競無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。類似的試驗還有某汽車公司鑄鋁缸體內襯附著問題；某公司渦輪發電機葉片絕熱層附著問題等等。與這些情況類似，航天器的液體燃料發動機和火箭固體燃料發動機的噴口絕熱層附著問題；各種鍍膜、涂層的探傷問題；粘接質量問題等都可用同樣方法進行探測。[4][5]圖5為渦輪葉片檢測熱圖。
2.4 裂紋探測
對于各種各樣的裂紋進行無損檢測一直是無損檢測界的難題。特別對那些與表面垂直并閉合的裂紋，曾長期沒有快速、非接觸、不污染試件的可靠檢測辦法。而采用熱波無損檢測技術卻可以得到令人滿意的結果。
利用超聲加熱和熱波探測技術（熱超聲法），就可以實現對飛機機身疲勞裂紋的快速、大面積檢測，對多種工業零件的裂紋和焊接質量的快速檢測。該技術是熱波探傷的領域，其應用前景已引起廣泛關注。從目前情況看，對所有已知的各種表面裂紋進行檢測的結果都很成功。其中包括探測到了飛機蒙皮的疲勞裂紋；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為一鋁試件在光學顯微鏡下看到的微小裂紋，圖7是用熱超聲法測量該裂紋獲得的熱圖序列。[6]
圖8顯示了利用熱超聲檢測技術對工業零件進行裂紋檢測的多種應用實例[7]。此方法與脈沖加熱方法一樣,都可記錄完整的探測熱過程并利用計算機做視頻放映，以表現整個缺陷的狀況。檢測結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。
2.5 單向、不接觸厚度測量
紅外熱波無損檢測技術還可用于單向、不接觸厚度測量。如測量噴漆的厚度；測金屬板材的厚度等。精度可以達到比較高的水平，如：測1mm厚鋁板的精度可達到微米級，小于1％。這項應用實際上是研究飛機蒙皮銹蝕定量測量的附加成果[3][8]。
圖9為對波音737鋁蒙皮銹蝕的定量測量結果。
2.6 現場、外場應用
目前，美國多家大公司(如：GE、GM、波音、福特、洛克西德、西屋等)及政府機構(如：NASA、FAA、空軍、)等已經在廣泛應用和推廣該項技術。[9]該技術的一個優勢就是非常適合現場、外場，在線在役檢測。
圖10為一工作現場，圖11為飛機在役檢測現場。
大發光飛艇應用IRSYS紅外成像儀作無損探測
無損探傷 檢測圖片
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電力設備狀態檢修--潛在故障檢測
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