高溫容器缺陷的紅外三維診斷技術(shù).pdf

1、許多工業(yè)容器由于長期運(yùn)行在高溫、高壓及化學(xué)侵蝕的惡劣環(huán)境下，設(shè)備的內(nèi)壁容易產(chǎn)生應(yīng)力和腐蝕，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)缺陷或故障，給生產(chǎn)安全帶來隱患，因此對工業(yè)容器進(jìn)行高效的在線檢測就顯得十分重要。紅外熱像檢測技術(shù)是一種新的無損檢測方法，通過對獲得的紅外熱圖像進(jìn)行分析，來判斷容器內(nèi)部缺陷的情況。它適合外場、在線、在役檢測，在電力、冶金、石油化工等眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。紅外熱像檢測技術(shù)也存在一些不足，目前在對設(shè)備狀況進(jìn)行診斷分析時(shí)主要依據(jù)的

2、是獲取的紅外圖像，但是紅外圖像空間層次感較差，依據(jù)二維紅外圖像難以準(zhǔn)確判定缺陷幾何特征，也難以準(zhǔn)確確定缺陷位置，這會(huì)導(dǎo)致診斷的精度和實(shí)用性不足。
　　針對這一問題，本文以高溫容器缺陷診斷為目標(biāo)，開展了紅外三維診斷技術(shù)研究。采用三維激光掃描儀獲取容器的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，建立容器的精準(zhǔn)幾何場，同時(shí)熱紅外相機(jī)獲取容器的溫度場;將三維幾何場和溫度場疊加形成三維多源場，并結(jié)合數(shù)值模擬技術(shù)，在三維多源場上對缺陷進(jìn)行三維診斷分析，最終實(shí)現(xiàn)了容器缺陷

3、的三維診斷分析技術(shù)在實(shí)際工程中的應(yīng)用。本文研究的主要內(nèi)容如下:
　　首先，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了利用紅外三維診斷技術(shù)對容器缺陷進(jìn)行診斷的可靠性，并與傳統(tǒng)紅外檢測技術(shù)進(jìn)行了對比分析。結(jié)果表明，在得到的三維點(diǎn)云上可以實(shí)現(xiàn)缺陷診斷的三維可視化，可以準(zhǔn)確定位缺陷位置，與傳統(tǒng)方法相比可以比較簡便的測出缺陷尺寸。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，研究了內(nèi)外溫差、檢測距離、缺陷參數(shù)對紅外三維診斷技術(shù)檢測效果的影響規(guī)律，得到了以下結(jié)論:(1)提高內(nèi)外溫差的數(shù)值

4、可以提高該技術(shù)的檢測能力;(2)檢測距離對該技術(shù)的檢測效果有很大影響，減小檢測距離可以提高該技術(shù)的檢測效果;(3)該技術(shù)對缺陷的最大檢測距離隨缺陷的尺寸、深度的增大而增大，隨缺陷尺寸、深度的減小而減小;(4)該技術(shù)對缺陷的檢測能力受到缺陷本身屬性的限制，對大尺寸、大深度的缺陷檢測能力較強(qiáng)。
　　在利用紅外三維診斷技術(shù)對容器進(jìn)行診斷時(shí)，不能僅僅簡單判斷一下缺陷是否存在，往往還需要依據(jù)獲取的容器表面溫度圖譜來分析容器內(nèi)部缺陷的情況。針

5、對這一問題，本文以高爐爐缸為研究對象，在ANSYS軟件中建立了含有不同形狀腐蝕孔、裂紋的爐墻三維模型，開展了缺陷溫度場數(shù)值計(jì)算，得到了常見特征缺陷對應(yīng)的爐墻表面溫度圖譜，分析總結(jié)了不同缺陷對應(yīng)的爐墻表面溫度圖譜的特點(diǎn)，從而為實(shí)際工程中分析容器內(nèi)部缺陷情況提供必要的依據(jù)。
　　最后，在上述研究的基礎(chǔ)上利用紅外三維診斷技術(shù)對工廠中的容器進(jìn)行現(xiàn)場檢測，建立了高溫容器的數(shù)字化實(shí)景模型，在三維點(diǎn)云上對缺陷進(jìn)行診斷分析，測出了缺陷尺寸、坐標(biāo)位