[發明專利]基于渦流脈沖熱成像技術以增強壓力容器缺陷特征的方法

有效

• 申請號: 201810291483.3
• 申請日: 2018-04-03
• 公開（公告）號: CN108682002B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 黃雪剛;陳曉輝;鞏德興;劉春華;郭運佳;姜林;李晶;柳森
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心超高速空氣動力研究所
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06V10/77;G06V10/80;G06K9/62;G06T5/00
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 賈曉燕

本發明公開了一種基于渦流脈沖熱成像技術以增強壓力容器缺陷特征的方法，在本發明中，渦流脈沖熱成像技術被應用到壓力容器表面無損檢測中，以識別并增強缺陷特征的信息。為了更完善，更有效率地提取缺陷特征，一種新的算法在發明中對試件的紅外熱圖像序列進行處理分析；新的算法包括了復雜的數值分析計算，模糊運算，利用了峰態系數對數據進行處理，從而提高了缺陷檢測的多樣性，以及檢測方法的有效性。

技術領域

本發明屬于材料缺陷檢測技術領域，將復雜的數值計算、模糊運算以及峰態系數相結合，來增強管道壓力容器缺陷特征。

背景技術

高壓容器的制造涉及到學科知識和多個行業專業技術的配合，其中包括：冶金、腐燭與防護、機械加工、安全防護、化工、檢測。隨著近幾年各行業技術的不斷進步，尤其是由計算機技術的飛速發展所帶動的冶金、機械加工、焊接和無損檢測等技術的發展，使得壓力容器制造技術得到了長足的進步。氣體壓縮技術在現實生產生活中比較成熟的一個實例是CNG(compressed Natural Gas)壓縮天然氣技術，這項技術被廣泛的應用在天然氣汽車的充氣站。

同時，天然氣汽車充氣站與壓縮空氣動力車充氣站需要大量的高壓儲氣設備。在軍事領域，可用于開展各類氣動力試驗的設備主要包括：常規高超聲速風洞、脈沖型高超聲速風洞(包括激波風洞/炮風洞和高超聲速脈沖燃燒風洞等)以及彈道靶設備等。

氣動力承壓設備包括高、中、低壓存儲容器和進出氣管道。其中儲存容器規格范圍為長度范圍為2500～18000mm，材質主要有16Mn、16MnR、Q345R、20G、AST41/18MnMoNb、13MnNiMoR、S30408，壁厚范圍為28～100mm，儲存容器表面有0.4mm以下的漆層和0.5～2.5mm的焊縫余高；進出氣管道規格范圍為累計長度約為15800000mm，材質主要有20#、16Mn、20G，壁厚范圍為6～30mm，表面沒有漆層，焊縫余高范圍為0.5～2.0mm。

氣動力承壓設備作為存儲、輸送壓縮空氣的特種設備，其壓力范圍波動較大，會產生疲勞裂紋、腐蝕凹坑等缺陷，具有泄漏、斷裂等事故危害性，主要有以下特點：

(1)作用大：主要擔負存儲、輸送氣動力的使命，是空氣動力試驗極其重要的蓄能、傳送設備之一。

(2)品種規格多：材質類別主要分為碳鋼和低合金鋼及少量的不銹鋼，安裝型式主要為支座架空管線；外直徑的主要規格有幾十種。

(3)工程安裝質量水平不一：由于老設備的早先建造安裝過程中沒有專業檢驗單位進行安裝質量監督檢驗，容器、管道建造質量堪憂。近年來相繼出現容器存在裂紋和管道腐蝕泄漏等問題。

(4)檢修條件非常有限：近年來由于高密度的試驗任務，使用單位無法像其它行業那樣一般都能提供設計安裝資料、開罐內表面宏觀檢查、壓力試驗等基本的檢驗檢測條件，

(5)發生事故的危害性大：發生失效事故不僅危及人員、設備、廠房等安全，而且會導致試驗任務延誤、失敗等事故氣動力承壓設備中常儲存天然氣等易爆氣體，且在軍事氣動力試驗中扮演重要的地位，若沒有前期的檢測與評估，設備損壞會造成重大事故，所以對于氣動力承壓設備的檢測至關重要。

表面無損檢測是壓力管道、壓力容器等承壓設備定檢工作中的關鍵檢驗項目。對于Cr-Mo鋼、標準抗拉強度下限值≥540MPa鋼制設備、盛裝介質有明顯應力腐蝕傾向等設備定期檢驗時，均要求應進行檢測比例不小于20％的表面無損檢測。按照現行安全技術法規、相關技術標準，主要包括磁粉檢測和滲透檢測。用上述方法檢測時，雖然具有缺陷檢出率較高、靈敏度高、缺陷顯示直觀、易識別等優點，但同時存在需去除涂層、打磨受檢面等表面預處理，存在勞動強度大、檢修周期長、效率低、成本高、污染環境、損傷本體、安全性差等問題，很大程度上制約了檢測工作的開展，在易燃爆環境，因安全隱患大，傳統檢測表面方法往往無法在現場實施。