提升工厂的优势

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1、提升工厂的优势 借助先进的无损检测法 提升工厂业绩 电子书 摘要 全球对电力和工业产能不断增长的需求正给我们日益老化的工业基础设施带来巨大压力。 在竞争日益激烈的市场中，工厂业主和经营者根本无法承担工厂停工所造成的损失。 射线照相技术最初被用作一种无损检测（NDT）技术，它能够增加工厂的运行时间，确保安 全，并保证工厂业主和工程师遵守法规。随着市场的发展，其劣势开始显现，因为使用放 射技术需要长时间关停工厂，而这是企业再也无法承受的。本白皮书电子书回顾新型无损 检测法的研发和应用历程，这些技术将帮助工厂满足二十一世纪的市场需求。 TV南德意志集团 2提升工厂的优势 | TV南德意志集团 目录

2、1 前言 3 2 利益相关方面临的挑战 5 3 新技术带来商业优势 6 4 带来变化的专业知识 8 5 业务效益 9 6 结论 10 Gerhard Maritz TV南德意志集团南非 公司， Pro-Tec高级服务部主管 Gerhard Maritz在锅炉和压力容器行业积累了超过14年的无损检测 （NDT） 经验， 负责研发和运用各种先进无损检测技术。 他在该领域履行过众多职能， 其中包括 为效力于南非电力企业的所有无损检测公司提供质量控制服务。 他目前持有多种 无损检测方法法的SAQCC、 PCN和ASNT资质证书， 其中包括相控阵超声检测和衍 射时差 （TOFD） 等先进检测法。 TV南

3、德意志集团专家简介 淘宝店铺 “Vivian研报” 首次收集整理 获取最新报告及后续更新服务请在淘宝搜索店铺 “Vivian研报” 或直接用手机淘宝扫描下方二维码 3TV南德意志集团 | 提升工厂的优势 无损检测（NDT）对于确保工厂的 可靠性、缩短停工时间、满足安全 和法规要求而言至关重要，而这也 是工厂业主和现场工程师的责任。 无损检测的主要目的是检测材料和 焊缝等处的磨损和不规则性缺陷， 也可以检测墙壁厚度产品壁厚，评 估设备的状况和寿命。它还能提供 与制造质量、维修和维护活动有关 的保证。无损检测法具备优势，因 为它们在检测被检物体时不会影响 其当前和未来的有效性使用。 全球行业推动力

4、 政府监管加强，要求企业执行定期 进行检测，所以对于无损检测服 务的需求也在逐年增长。是一个 全球性的增长型市场，因为政府正 在加强监管，迫使企业定期进行检 测。Frost & Sullivan的研究显示，到 2017年，全球无损检测服务市场总量 预计将达到55.904亿美元1（图1）。 其它研究2预测，到2020年，这个市 场将产生68.8亿美元的营收，其2014 至2020年期间的复合年均增长率将 为8.96%。 1. 前言 600.0 1,600.0 2,600.0 3,600.0 4,600.0 5,600.0 6,600.0 20072008200920102011201220132

5、014201520162017 CAGR: 9.0% 北美欧洲亚太其它地区 注：所有数据均四舍五入；基准年是2010年。| 来源：Frost & Sullivan 图1：无损检测服务市场总量：全球各地区的营收预测，2007年 2017年 4提升工厂的优势 | TV南德意志集团 电力发电行业 电力发电行业是推升无损检测需求 的主要动力。随着全球能源需求 不断增高，在建电厂日益增多， 现有电厂的可用性也在增加。因 此，Frost & Sullivan预测电力发电行 业的无损检测服务增速将为最高， 复合年均增长率达到11.7%。 石油与天然气行业 石油与天然气行业也迎来了高速增 长，贡献了无损检测服

6、务全球总营 收的50%以上1，因为政府对该行业 的严格监管拉动了巨大需求（图 2）。这是因为此类设施曾发生事 故，而且基础设施也在不断老化。 该行业中的炼油厂得到了严格监 管，必需实施合规维护检测，尤其 是在北美地区，该地区的政府安全 法规要求企业进行定期检测。 制造与加工行业 制造业及其相关的质量控制/保证领 域是推动加工业无损检测服务增长 的另一个主要动力，尤其是在将质 量和安全视为重中之重的汽车和航 空业。 所有行业对产品功能和质量的期待 都在稳步攀升。质量问题通常会导 致昂贵的纠正措施和维修，尤其是 在涉及系列产品的情况时。因此， 为了避免致命故障，越来越多的系 列大众产品都需要进行无

7、损检测。 随着全球经济进入复苏和增长期， 预计制造业对无损检测服务的需求 也将攀升。 无损检测服务的增长行业 这种增长的动力如下： 新兴经济体（巴西、南非、中 国、印度）中快速发展的大型基 础设施项目推升了需求，尤其是 在发电行业。 日益老化的基础设施需要定期监 控组件和设施的剩余寿命。 由于对电力和工业制品产能的需 求不断增高，工业设施（如电 厂）需要具备更高的可用性。这 意味着对工业生产的灵活性的要 求越来越高，而这改变了运行条 件。停工也会造成巨大损失。 日益增强的风险和预防意识激发 了对无损检测的需求。在传统上 不太重视NDT需求的因缺乏上述 意识抑制了这一需求的亚太、美 洲、中东和非

8、洲地区，将是这是 未来该市场的主要动力。此外， 但是，随着最终用户越来越注重 安全，并对无损检测有了更好的 了解，对无损检测服务的需求已 经攀升。 石油与天然气行业 电力发电行业 石化与化工行业 制造与加工行业 其它行业 图2：无损检测服务市场总 量：全球各个行业的营收占 比，2010年 注：所有数据均四舍五入；基准年是2010年。 来源：Frost & Sullivan Analysis 53.0% 15.5% 12.3% 9.2% 10.0% 5TV南德意志集团 | 提升工厂的优势 2. 利益相关方面临的挑战 工厂业主和工程师需要无损检测服 务来确保遵从新建项目和维护项目 满足的设计规范和

9、相关法规。 停工时间 在当今这个竞争日益激烈的市场 中，即使停工几分钟也会造成巨大 损失。因此，工厂业主以及负责安 全、生产和维护的工程师必需尽量 缩短工厂停工时间，以避免生产损 失，增加收入。 除了作为确保人身安全和工厂正常 运行的一个商业要求之外，政府安 全法规还增加了工厂业主和工程师 对合规检测的需求，而这有可能增 加停工时间。尽管如此，无损检测 服务的最终用户也意识到了防患于 未然的重要性，因为故障可能招致 严厉的经济处罚。 延长寿命 新建基础设施的巨大成本让利益相 关方渴望延长现有基础设施的使用 寿命，因此要求日益老化的资产以 更大的负荷运行。 因此，这些日益老化的资产必需得 到定期

10、检测，以维持合理的可用 性，并确保设施安全。鉴于此，保 护和满负荷运行这些资产所需的大 量维护工作拉动了利益相关方对无 损检测服务的巨大需求。 更严格的监管 源于严格的政府监管的合规检测 也是推升利益相关方对无损检测 服务的需求的一个主要动力。死亡 事故尤其是油气行业曾经发生的 事故导致了更加严格的监管，而 且涵盖众多行业。因此，无论经济 上是否可行，必需进行的检测一直 在增多。 知识缺口 企业需要借助高质量的检测来避免 事故，因为它们会造成经济和人员 损失。然而，先进技术所要求的大 量培训以及日益增多的检测和安全 审核增加了企业掌握这些专业知识 的成本。因此，利益相关方将无损 检测服务外包给

11、专业供应商更具经 济可行性。 在快速增长的金砖四国新兴经济体 （巴西、俄罗斯、中国和南非）2 ， 这些技能的欠缺更加明显，因为它 们正处在基础设施的快速开发阶 段。在这些国家，该行业仍处于初 级阶段，各个利益相关方面临如何 通过主动检测和维护程序增加工厂 运行时间的知识缺口。这就需要外 包某些先进技术。 利益相关方面临的无损检测挑战 利益相关方 面临的无损 检测挑战 停工时间 即使停工几 分钟也会造成 巨大损失。 延长寿命 要求日益老化 的资产以更大 的负荷运行。 知识缺口 利益相关方 外包无损检测 服务更具经济 可行性。 更严格的监管 更严格的监管 涵盖众多 行业。 6提升工厂的优势 | T

12、V南德意志集团 传统技术（放射显影技术射线照相 技术）与先进技术（相控阵超声检 测和TOFD衍射时差技术）之间的主 要差别是先进技术提供定性和定量 信息。 如果相控阵超声检测（PA）和衍射 时差（TOFD）技术得到正确运用， 其性能质量将高于放射显影技术射 线照相技术。这意味着采用这些先 进技术进行检测的产品的结构完整 性置可信度高于采用传统技术进行 检测的产品。 传统技术与先进技术对比放射显 影技术射线照相技术（RT） RT是最古老的无损体积检测方法。 但人们对使用放射源和放射设备进 行内部检测一直心存芥蒂。应用该 技术还涉及用于疏散的长时间停工 和潜在的安全风险。 此外，与新技术相比，RT

13、的成本也 较高，而且更费时，因此，管道行 业更倾向于采用PA技术检测焊缝， 即结合采用相控阵超声检测和TOFD 技术。 相控阵超声检测（PA） 与传统的超声波技术相比，相控阵 超声检测技术（如图3所示）在检测 和工厂监测方面具备更大的技术优 势，因为波束可以从一个固定的探 头位置被掌控导向、扫描和聚焦。 这意味着可以利用单轴扫描（而非 传统的光栅扫描）实现高速检测， 从而缩短停工时间。此外，该技术 还可以更加方便、准确地评估复杂 的部件和较厚的组件，其中包括更 好地检测奥氏体材料和异种钢 焊缝。 衍射时差（TOFD） TOFD（如图4所示）是一种先进的计 算机化无损检测技术，现已用于在 役前检

14、测中替代RT，遵从ASME 2235 等标准。TOFD具备众多优势，其 中包括：测量精度和缺陷检出概率 （POD）更高、扫描速度更快。由 于其灵敏度和测量精度较高，TOFD 也是一个优秀的在役材料及裂缝监 测工具。例如，负责监测根腐蚀、 应力腐蚀开裂、容器覆盖层、氢攻 击以及焊接和蒸汽室裂缝的锅炉工 程师通常采用TOFD进行监测。 先进超声波检测规范 美国机械工程协会（ASME）的 全套“Mandatory AUT (Automated Ultrasonic Testing) and Phased Array (PA) Appendices in Section V (NDE)”4（第五卷部分

15、（NDE）中的 强制性附录中AUT（自动超声波检 测）和相控阵附录）包含先进超声 波检测（加入TOFD）技术的大部分 内容，专门针对锅炉和管道检测。 它被用于北美市场，对于那些向该 地区进口产品的厂商而言具有强制 性约束力。因此，ASME规范也被那 3. 新技术带来商业优势 相控阵超声检测射线照相技术 检测能力描述检测能力描述 多孔气孔可接受可接受好好 杂质夹渣可接受可接受好好 根部熔融不足未熔合好好差差 侧壁熔融不足层间 未熔合 好好差差 焊趾裂纹好好可接受好 焊透过大可接受可接受好好 虫洞 / 管可接受可接受好好 焊缝根部裂纹好好可接受可接受 根部凹陷好可接受可接受可接受 根部未焊透好好好

16、好 PA和RT检测性能对比 7TV南德意志集团 | 提升工厂的优势 些在世界各地建造工厂的美国公司 采用，从而为全世界提供了一个卓 越的检测基准。 2010年7月，ASME发表了所有三 个AUT规范16-18和两个相控阵规 范。一个强制性附录是关于工艺标 准，一个是关于断裂力学，还有一 个是关于工艺评定。这些强制性附 录包括： 校准所有波形，与角度或路径长 度无关。 扫描计划，可以使用相应的计算 机程序完成。 扫描速度和步长，ASME定义了 可容忍的值，如果扫描过快，您 将会丢失数据。同样，较厚的组 件需要更小的覆盖率。 图3：相控阵脉冲回波技术 来源：Ultrasonic Weld Inspection Solutions，Olympus 图4：衍射时差（TOFD）技术 更高的精度 PA和TOFD技术具备卓越的性能质 量，这意味着采用它们进行检测的 产品的结构完整性置信度高于采用 RT技术进行检测的产品。 RT只生成二维图像。因此，与PA和 TOFD不同，它不含深度信息，因此 无法准确定位裂缝的位置。新的检