全面了解工业内窥镜技术以及在石油化工的应用

近年,随着石油化工装置运转或检修周期延长，生产规模的扩大、新工艺不断开发,复杂的工艺环境对检测产品的要求越来越高。 内窥镜检测是近年来随着工业内窥镜生产制造技术的发展而逐渐得到广泛应用的一种检测技术，通过工业内窥镜的检测，工作人员可以对压力容器和管道焊缝的缺陷尺寸和缺陷特征进行精确的判断。通过定期检测工作人员可以及时发现使用过程中有无新生缺陷，这样可以及时提醒工作人员对设备进行维修，达到设备及人员安全性的目的。

一、关于工业内窥镜

内窥镜是一种多学科通用的工具，其功能是能对弯曲管道深处探查，能观察不能直视到的部位，能在密封空腔内观察内部空间结构与状态，能实现远距离观察与操作。若要刨根问底的探索“用某种工具观察人体内部”这一内窥镜的起源的话，可以追溯到古希腊及古罗马时代。

工业内窥镜主要用于汽车、航空发动机、管道、机械零件等，可在不需拆卸或破坏组装及设备停止运行的情况下实现无损检测，广泛应用于石油化工、航空、汽车、船舶、电气、化学、电力、煤气、原子能、土木建筑等现代核心工业的各个部门。

国内在20世纪70-80年代开始从国外引进内窥镜产品，主要用于航空航天产品内部多余物控制及一些零部件的质量检查。而仪器种类繁多，工业内窥镜就是其中之一。国内内窥镜检测已进入了实用阶段，越来越多地运用于产品生产过程的质量控制，并发展成为一种常规的检测手段。

二、工业内窥镜分类

从材料学来分，内窥镜可分为硬管式和软管式两种，又称硬性内窥镜和软性内窥镜。

1、硬性

内窥镜包括传像、照明、气孔三大部分。传像部分分为物镜、中继系统、目镜组成传导图像。照明部分采用冷光源用光导纤维穿入境内的方法。气孔部分作用为送气、送水、通活检钳。

2、软性

内窥镜用纤维光束传像和导光或用CCD传导图像的内窥镜成为软性内窥镜。由于它具有良好的柔软性和方便的操作性能.软性内窥镜的特点为： 可方便的进入,可到达硬性镜无法到达的地方。 加上头部弯曲机构，可消除盲区。 通过活检孔可采样和治疗。 软性内窥镜又可分为纤维内镜和电子内镜。

从成像形式分，包括光学镜、光纤镜、电子镜。

1、光学镜

是完全的将内部的物象通过光的传输，没有失真的传到检测者的眼睛，所以成像非常的保真，也是这几种镜子中清晰度最高的。

2、光纤镜

原理和光学镜大同小异，为了进入较细小的孔内，我们选择光纤镜，光纤镜的清晰度取决于光纤束的数量。

纤维内镜：先端部、弯曲部、插入部、操作部、导光软管、导光连接部、目镜先端部成硬性的一小段，有直视式（前视式）、侧视式、斜视式。胃镜结肠镜等采用直视方式，十二指肠食道镜采用侧视方式。先端部上面有：物镜孔（导像束）、光孔（导光束）、气水孔（喷嘴）、活检孔。 弯曲部采用四根钢丝牵引的方法，头部有四根钢丝连向控制部，扭动控制部的上下左右手轮，可分别拉动不同方向的钢丝，使弯曲头部向相应方向摆动。弯曲部内有导光束、导像束、各种管道以及牵引装置、弯曲管、弯曲橡皮。

软管部包括弯曲部和插入部，也称蛇管。装有导光束、导像束、水气管道、活检管道（兼吸引管道）、牵引钢丝，外包不锈钢带软管及金属网管，最外层为光滑的塑料套管。 传导图像的纤维束构成了纤维内镜的核心部分，它由数万根极细的玻璃纤维组成，根据光学的全反射原理，所有玻璃纤维外面必须再被覆一层折射率较低的膜，以保证所有内芯纤维传导的光线都能发生全反射。单根纤维的传递只能产生一个光点，要想看到图像，就必须把大量的纤维集成束，要想把图像传递到另一端也成同样的图像，就必须使每一根纤维在其两端所排列的位置相同，称为导像束。一根导像束断开，成像就多一个黑点。导光束则不需要所排的位置相同，断开很多根的话亮度明显减弱。

3、电子内窥镜

是以 CCD 代替导像束传导图像信号，再经图像处理中心处理转换成视频信号。 CCD 固体摄像器件叫 CCD 图像传感器，其构造是在硅衬底上排列着许多光敏二极管（像素），将其上的成像光变成电信号，然后依样传送出去得到图像信号。 电子内窥镜构造与纤维内镜构造基本相同，简单可理解为用 CCD 代替了导像束，很多功能是纤维内镜不能企及的。

整套电子内镜包括：冷光源、图像处理中心、监视器、电子胃肠镜、推车组成。

电子镜图像清晰，便于观察，国内大中型医院内镜室配置。纤维胃肠镜配以电视系统也可以通过监视器观察，比电子镜图像质量要差很多，主要为中小型医院使用。

软性镜国内高端市场被国外内镜厂商垄断，有美国韦林（Everest）、奥林巴斯（ OLYMPUS ）、宾得（ PENTAX ）、富士能（ FUJI ）均为日本牌。低端市场有我们民族企业一席之地，厂家有：上海医光厂、奥华、成运等，国产内镜也相继推出了电子内镜，缩短了与国外厂商的差距。

电子内窥镜是通过CCD相机将物体内表面的情况拍摄，然后通过视频终端显示。

三、工业内窥镜检测原理

工业内窥镜，是无损检测的一个分支，也可以说是专门的一个检测技术。方法包括：目视检测(VT)、射线照相检验(RT)、超声检测(UT)、磁粉检测(MT)和液体渗透检测(PT) 四种。其他无损检测方法：涡流检测(ET)、声发射检测(AT)、热像/红外(TIR)、泄漏试验(LT)、交流场测量技术(ACFMT)、漏磁检验(MFL)、远场测试检测方法(RFT)等。

1、检测范围

• 焊缝表面缺陷检查。检查焊缝表面裂纹、未焊透及焊漏等焊接质量。

• 内腔检查。检查表面裂纹、起皮、拉线、划痕、凹坑、凸起、斑点、腐蚀等缺陷。

• 状态检查。当某些产品(如蜗轮泵、发动机等)工作后，按技术要求规定的项目进行内窥检测。

• 装配检查。当有要求和需要时，使用工业视频内窥镜对装配质量进行检查;装配或某一工序完成后，检查各零部组件装配位置是否符合图样或技术条件的要求;是否存在装配缺陷。

• 多余物检查。检查产品内腔残余内屑，外来物等多余物。

工业内窥镜由于它的特殊尺寸设计，可以让我们不破坏被检测物体的表面简便、准确地观察物体内部表面结构或工作状态。

无损检测需要使用工业内窥镜作为检测工具，是为了满足工业复杂使用环境而专业设计生产的。内窥镜检测是随着内窥镜生产制造技术的发展而逐渐得到广泛应用的一种检测技术。根据制造工艺特点，我们一般把工业内窥镜分为光学硬管镜，光纤镜，视频镜三种类型。

工业内窥镜可用于高温、有毒、核辐射及人眼无法直接观察到的场所的检查和观察，主要用于汽车、航空发动机、管道、机械零件等，可在不需拆卸或破坏组装及设备停止运行的情况下实现无损检测，另外一方面工业内窥镜还可与照相机、摄像机或电子计算机连接，组成照相、摄像和图象处理系统，从而进行视场目标的监视、记录、贮存和图象分析，为诊断和处理提供很好的保证。

2、检测差异

无损检测是利用物质的声、光、磁和电等特性，在不损害或不影响被检测对象使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷大小，位置，性质和数量等信息。它与破坏性检测相比，无损检测有以下特点。第一是具有非破坏性，因为它在做检测时不会损害被检测对象的使用性能；第二具有全面性，由于检测是非破坏性，因此必要时可对被检测对象进行100%的全面检测，这是破坏性检测办不到的；第三具有全程性，破坏性检测一般只适用于对原材料进行检测，如机械工程中普遍采用的拉伸、压缩、弯曲等，破坏性检验都是针对制造用原材料进行的，对于产成品和在用品，除非不准备让其继续服役，否则是不能进行破坏性检测的，而无损检测因不损坏被检测对象的使用性能。所以，它不仅可对制造用原材料，各中间工艺环节、直至最终产成品进行全程检测，也可对服役中的设备进行检测。

四、工业内窥镜技术性能

首先色的辅助判断是极为关键。在识别腐蚀、焊接区域烧穿及化学成份的缺陷时，准确的彩色再现往往是重要的。工业内窥镜的视屏成像系统的彩色再现极佳，它能把每个三基色以全宽带记录下来，从而达到最大分辨率。二是光源亮度的自动智能型调节也是良好观察效果的必备条件。如型腔内部表面一般为金属材料，它具有一定的反光性。如果光源亮度不能无极自动调节，而只能通过手动分机调节时，所得到的观察效果肯定会产生较强反射白斑，可能导致无法完成观察工作，进而影响检测效果。三是全方位360度的导向功能，它是在实际工作中不可缺少的，当它进行容器内部观察时，我们既要观察顶部，也要检查底部，还要注意周围的状况，这样就要求工业内窥镜的探头可以360度旋转。如果只能完成四个方向的导向就不得不繁琐地进行插入管的轴向旋转操作，增加了工作的难度，影响观察效果。四是测量精度认证的保证也是会让使用者对检测结果充满信息。这就如同我们使用一种有精确认证的尺子和没有精度认证的尺子的感受是一样的。测量工作的确是做了，但如果没有精度的认证就无法保证数据的可信度。

五、工业内窥镜特点

坚固耐用：工业电子内窥镜线缆和镜杆基本都采用金属制成的。摄像头采用采用防刮防油污的玻璃壳，精密模具注塑成型，部分零件采用不锈钢铸压成型，保证产品经久耐用，防水，耐磨，耐腐蚀，提高了在恶劣环境下的耐用性。

技术先进：电子内窥镜采用最新电晶体CCD摄像和高亮度LED光源技术，视频图像明亮，显示图像清晰、色泽逼真、分辨率高。

操作简单：配有外置可充电池，便携式高清晰彩色液晶显示器，极大的方便了户外长时间的使用，并可配专用视频采集卡进行实时抓拍，一键便能实现。可与监视器或显示器连接，实时高清晰显示检测图像。

强抗液性：从远端探头到手持柄，工业电子内窥镜具有强耐水性，并且耐矿物、合成润滑油、航空燃油、煤油、汽油和柴油性极佳。

经济实用：工业电子内窥镜性价比高，物超所值，该款无论是价格还是性能，在市场上均具有很大的竞争性，是您进行管道视频检测、精密仪器检测等的首要选择。

六、工业内窥镜在石化行业应用

工业内窥镜能用于石油精炼厂的储存罐、热交换器、球罐车，化工行业的管道设施，特检所及压力容器生产单位的容器、钢瓶、管路等内部缺陷探测检查。同时在检测过程中无需拆卸被检设备，因而是非常具有成本效益的检测解决方案。

视频内窥镜检查技术在工业冷凝器管，压缩机、热交换器管内部检查、焊缝的检查、管壁沉积、制药、食品不锈钢管路的腐蚀和裂缝情况、过热检查和是否有漏孔检查、电镀管、环形焊缝检查得到普遍的应用。视频内窥镜自带的图像处理系统和记录仪可以随时有效的对检查缺陷记录、存储、处理，保证影像资料存档。

在不同设备的应用

换热器：换热器是进行热交换的设备，是化工行业中达到工艺温度的必备设备，也是化工行业中使用最广最主要的设备。内窥镜主要检测换热器的换热管的腐蚀情况，带有防腐涂层的换热管在制造和使用过程中也需使用内窥镜检测涂层的完整性。目前国内很多家化工企业都有很多报废的换热器，有的多达几十台，这些都是因为换热管的腐蚀而报废。而内窥镜可以提早帮助客户发现问题，从而帮助客户解决非计划停工。

加热炉管：在石化行业中常用的减压装置、催化重整装置、加氢裂化装置等都有加热炉。加热炉在石化行业中应用广泛，又是各装置的重中之重。加热炉管结焦大大提高了加热炉管的温度，从而提高了炉管的氧化和腐蚀，严重的可能导致炉管的破裂，所以在大修中都有用到内窥镜检测加热炉管的结焦情况。

主要压力管道：在石化行业中与设备连接的一些压力主管道。这部分管道属于高温高压范畴，一旦内部出现腐蚀和异物堵塞，很容易造成管道爆炸等严重后果，因此定期对主压力管道进行视频检测和内部问题的处理，对整个系统的安全性都至关重要。

焦化车间加热炉管：在石化行业中有焦化车间的，此车间的加热炉炉管内介质一般为渣油，介质的浓度和黏性都比较高，更容易在炉管内结焦。在机械清焦后都需要内窥镜检测管壁是否还有结焦。焦化车间的加热炉管比其他装置内的加热炉管更容易结焦，因此更加需要的检测。

七、工业内窥镜使用方法

1、工业内窥镜是一款精密仪器，如果在强外力的碰撞作用下，可能会造成设备损坏。因此在从仪器箱中取出仪器和进行操作的时候，一定要注意轻拿轻放，避免碰撞，也不要使管线在地面拖动，以免对探头造成损坏，或者刮花镜片。

2、开机前，请安注意按照标识装入电池，切勿将电池装反，以免造成短路，烧坏内部电路。

3、安装好SD卡后，需要对内存卡进行格式化方可使用。可在菜单设置中选择内存卡格式化，或者通过电动手柄操作对进行操作。

4、默认的开机密码是小写字母“a”，用户也可以选择重新设置新密码或者取消密码。

5、将前端管线插入到被测设备中，操作摇杆控制探头的方向，通过显示屏对其内部进行观察。可调节光源的亮度，以获得合适的照度，使得画面达到最清晰的效果。

6、如检测有油液、水、大量灰尘的环境，应在使用后用无尘布擦干表面，以免造成渗透，损坏镜头。

7、不能直接用手弯曲管线的活动关节部分，以免造成管线内部钢丝牵引绳崩断。

8、请尽量不要在超过70°的高温环境下使用，如必须在此环境下使用，时间不得超过5分钟。

9、长期使用本产品会使镜头的物镜产生污渍，导致成像不清晰，请使用无尘布将物镜表面的 污渍擦拭干净再使用。

10、前端处于弯曲状态时，请勿用手强行掰直，请通过操作主机上的摇杆，让前端回位。

11、请勿让镜头前端镜片与硬物猛烈撞击，防止探头镜片碎裂。

12、请勿弯折或打结管线，仅可适当弯曲（最小弯曲半径300mm）。

13、在使用仪器进行检测时，如遇到前端卡紧，请勿用力强行拔出。

14、管线尽量不要沾水，如需深入水中检测，请勿浸泡超过10分钟，检测完毕管线表面附着水珠，请及时擦拭干净。

15、请使用原装的充电器充电，以免对电池造成损坏。

16、禁止被检测物在带电情况下作业，以免导致触电发生。

17、确认工业内窥镜插入管的探头已经处于解锁状态，让其自动恢复到平直位置，再将其慢慢抽出。

18、切勿近距离直视内窥镜镜头末端LED发出的强光光源，避免强光影响视力。

19、禁止在易爆、强电磁场、有可燃性气体场所使用或存放仪器，否则可能会导致火灾或爆炸。

20、如果部件内部非常粗糙的话，如存在毛刺，则长期使用的情况下可能对管线和镜头产生一定的磨损。

21、如管线表面编织层被毛刺勾住，不应用力拉扯管线，造成无法取出的状况，应轻轻转动管线使其脱离，再小心取出。