在役高温压力容器无损检测技术：脉冲涡流与红外热成像应用解析

在石化、化工及制药等流程工业中，高温压力容器是保障成套装置稳定运行的核心设备。这些容器通常包裹有厚重的外保温层以防止热量散失，然而，这一设计也为安全检测带来了巨大挑战。拆除保温层进行常规检验不仅成本高昂，且往往需要装置停车，直接影响生产效益。与此同时，容器内部的防腐隔热衬里在高温、高压、高速流体介质的长期冲刷下，也极易出现鼓包、开裂乃至脱落等缺陷。这些内部损伤一旦发生，不仅会使腐蚀性介质直接接触容器壳体，更会因局部热阻降低导致壳体壁温异常升高，进而削弱钢材强度，为装置的变形、倾斜甚至倒塌埋下严重的安全隐患。

因此，发展并应用无需破除保温层、可在役（在线）执行的无损检测技术，对于提前预警、及时干预、排除隐患至关重要。目前，针对外部腐蚀和内部衬里失效这两大典型问题，脉冲涡流检测与红外热成像技术提供了高效且可靠的解决方案。

一、带保温层压力容器腐蚀状态的脉冲涡流检测

如何穿透保温层，准确评估其下金属壳体的腐蚀状况？脉冲涡流（Pulsed Eddy Current, PEC）技术为此提供了有效的途径。其基本原理是利用探头中的激励线圈产生一个瞬时变化的强脉冲磁场，该磁场穿透保温层，在被测的金属壳体内感生出涡流。涡流产生后会随时间衰减，其衰减的特征和持续时间则直接关联到金属的厚度。

具体来说，涡流信号的强度主要受探头与被测件表面距离（即提离距离，或保温层厚度）的影响，而其在金属中持续并衰减的时间则与金属壁厚成正比——壁越厚，衰减越慢。尽管检测信号会受到材料磁导率、电导率及温度等多种因素的干扰，但该方法通过在已知完好的区域进行自校准，能够以对比方式给出其他检测点厚度的当量百分比数据，检测精度误差通常在5%左右。

这项技术的突出优势在于其强大的环境适应性和便捷性：

• 非接触式检测：无需打磨容器表面，更不必拆除保温层、石棉层、防火涂层乃至混凝土等覆盖物。
• 兼容性强：可检测覆盖有铝或钢制（厚度<1 mm）保护外壳的高低温压力容器和管道，并允许被测表面存在一定程度的粗糙、结壳，或保温层本身不规则、不均匀。
• 抗干扰能力：对保温层内部用于加强的金属网不敏感。
• 在线检测：可在压力容器不停车的状态下进行，适用于宽泛的气候与温度条件。

然而，工程技术人员在应用脉冲涡流技术时，也必须清醒地认识到其固有的局限性：

• 材料选择性：主要适用于低合金钢，对其他材料的适用性有限。
• 缺陷类型：擅长检测大面积的均匀腐蚀减薄，但无法有效识别孤立的小尺寸腐蚀坑。
• 精度限制：相较于超声波测厚，其精度较低。
• 温度影响：部件的温度变化会影响检测精度，需要进行相应补偿。
• 几何尺寸约束：通常适用于壁厚6-65 mm的容器，且无法检测管径小于50 mm的管道。
• 空间要求：检测探头周围150 mm范围内不应有结构性障碍物。
• 缺陷定位模糊：无法区分腐蚀缺陷来源于内壁还是外壁。

准确评估脉冲涡流检测结果，需要综合考虑设备性能、现场工况及技术本身的适用边界。这正是专业检测实验室的核心价值所在，通过专业的知识与丰富的经验，确保检测方案的科学性与数据的可靠性。

精工博研测试技术（河南）有限公司（原郑州三磨所国家磨料磨具质量检验检测中心），央企，国字头检测机构，专业的权威第三方检测机构，专业检测压力容器腐蚀与缺陷检测，可靠准确。欢迎沟通交流，电话19939716636

二、高温压力容器衬里缺陷的红外热成像检测

对于炼油厂催化裂化（FCC）装置中的再生器这类核心设备，其内部衬里的完好性直接关系到整个装置的长周期安全运行。再生器内衬通常由耐磨层、隔热层与金属器壁构成，需承受高达700°C的极端高温和高速催化剂颗粒的持续冲刷。在这种严苛工况下，衬里是装置中最先可能发生损坏的薄弱环节。

从传热学角度看，再生器的热量传递可简化为多层平壁的稳态导热模型。衬里的核心功能之一就是提供足够大的热阻（R），以维持金属器壁在安全工作温度范围内。当衬里完好时，系统的实际热阻（R’）约等于其设计总热阻（R）。若衬里发生损坏，如开裂、掏空或脱落，该区域的有效热阻R’将会减小。这种热阻的局部变化，会直接反映为设备外壳表面温度的异常——热阻减小处，温度必然升高，形成“热斑”。

红外热成像技术正是利用这一原理，通过非接触式地捕捉设备外壳的温度分布图，来反推内部衬里的健康状况。为了量化损伤程度，可以引入“衬里破损率（δ）”这一概念：

δ = (R - R’) / R

这个公式的物理意义是：衬里破损率等于热阻的损失量与完好时总热阻的比值。在实际检测中，通过红外热像仪精确测量器壁各点温度，结合传热模型即可计算出δ值，再依据预设的评价判据，便可对再生器衬里的完好状况做出定量评估。

图1 再生器异常高温区热成像图（温度范围 25.67~444.23°C）

上图展示了一个典型的检测案例。红外热像图清晰地揭示了再生器上的两个异常高温区域。经过计算，最大破损率已高达85%，情况十分危急。基于这一精准的诊断结果，厂方得以在问题部位外壁及时补焊1Cr18Ni9Ti耐热钢板进行加固，成功避免了一次非计划停车，确保了装置安全运行至计划大修，为企业挽回了巨大的经济损失。这充分证明了红外热成像技术在大型设备状态监测与故障预诊断中的独特价值。