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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1 前言  32 利益相关方面临的挑战  53 新技术带来商业优势   64 带来变化的专业知识  85 业务效益  96 结论 10Gerhard MaritzTV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南德意志集团专家简介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600.01,600.02,600.03,600.04,600.05,600.06,600.02007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017CAGR: 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 Analysis53.0%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 | TV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（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。新的检测法还可以测量很多缺陷。此外，这些方法还可以检测裂缝的长度、高度、深度和空间位置，从而做出更好的工程评估。RT通常不能检测出PA能够检测出的细小裂缝，尤其是在材料的厚断面上。例如，熔融不足未熔合和未焊透是两个很危险的缺陷，而使用RT有时很难区分它们。表面波技术（图5）可用于检测表面开裂缺陷。这是因为PA和TOFD技术可确保覆盖整个焊缝。因此，同时采用直爬表面波技术可确保准确地检测出被测表面的缺陷，对于TOFD技术而言尤其如此。进步带来优势图5：表面波技术8提升工厂的优势 | TV南德意志集团更低的成本业界对降低成本的迫切要求以及RT使用的日益受限推升了对TOFD、PA等新型焊缝检测法的需求。的确，这些新技术已使检测具备商业可行性，因为它们现在具备极高的成本效益。初看之下，PA和/或TOFD的检测成本似乎高于传统RT的成本，但由于使用先进技术不涉及放射性，不必停工，因此可以大幅节省成本。此外，放射显影射线检测实验室需要较高的成本和较大的空间。运营成本通常也较高，因为高达60%的检测时间用于准备RT检测。这意味着PA和TOFD的运营成本更低，而且没有处理或诠释胶片的额外成本3。因此，PA和TOFD的高速度缩短了总的检测时间，同时也消除了工厂停工时间以及RT产生的其它成本，因为快速检测近乎实时。采用更精准的检测技术时，返修率也将增高，因为PA和TOFD的验收标准更加 严格。健康与安全与RT相比，TOFD和PA对健康和安全的影响要低得多。这意味着用于人员培训的成本和时间已被消除。此外，检测人员的数量也更少。TV南德意志集团了解客户的需求商业压力，可为能源（电厂、石油与天然气）和制造行业的客户提供专家级无损检测服务。我们的工厂工程专家了解客户面临的商业压力以及在检测时缩短停工时间的重要性。因此，我们确保我们的工程师拥有为所有相关领域和应用实施无损检测所需的专业技术知识和 经验。最大程度提高可用性为最大程度提高工厂的可用性，降低故障风险，并增强安全性，TV南德意志集团的检测服务可确保设备的状况良好。作为损坏报告的依据，我们的专家将对组件、系统和材料进行无损检测，以确保它们的质量，此外，我们还提供工厂检修服务，其中包括检修管理和结果评估服务。检测专业知识在无损检测行业，检测方法异常复杂，需要训练有素的技术人员操作设备和分析数据，以确保检测质量。尤其是，PA和TOFD要求操作人员精通相控技术，而企业并不总是掌握这些技术。TV南德意志集团的专家团队可为贵企业提供这方面的支持。4. 带来变化的专业知识9TV南德意志集团 | 提升工厂的优势我们可以帮助您了解各种无损检测方法和规范，因为我们的专家拥有46年的PA和TOFD实践经验，而且全部获得了PCN二级PA和TOFD资质。此外，我们的专家受过良好培训，依据相关国际标准实施检测，并通过了UIC 960（DIN 27201-7）、EN ISO9712（替代EN473）、ISO 9712、PCN、SNT-TC-1A和EN4179/NAS410认证。缩小知识差距TV南德意志集团可为您提供一整套知识服务以及检测和培训解决方案，在无损检测的所有环节为您提供帮助，其中包括组织、协调、检测和措施建议。为了丰富您的知识，我们可以协助您制定一个实践计划，制定人员培训、经验和考试要求。此外，我们还可以依据美国无损检测学会的SNT-TC-1A以及EN ISO 9712（替代EN473）、ISO 9712标准培训和认证您的员工。资产完整性管理（AIM）TV南德意志集团可根据无损检测结果建立一个AIM体系，以便对数据进行最大程度的分析，确保服务和性能的完整性，同时维护健康、安全和环境，而这些正是所有工厂业主和经营者最关心的问题。TV南德意志集团能够帮助您了解各种无损检测方法和规范 。我们的专家积累了丰富的PA和TOFD实践经验，因此，外包您的支持服务要比维护企业内部支持服务更具经济可行性，可让您：提升工厂安全水平，降低环境和责任风险 借助TV南德意志集团的国际无损检测专家团队所提供的本地专业知识，确保工厂建设、改造和维护工作的高品质和高安全性。提高工厂可用性，缩短停工时 间 与TV南德意志集团开展合作，找出薄弱环节，避免工厂意外停工，提高生产力。降低成本 利用经济高效的支持服务做出关键的缺陷判定和组件更换决定。降低责任风险 利用TV南德意志集团的支持服务开展锅炉系统维护工作的尽职调查。将专业知识外包给TV南德意志集团 意味着企业没有必要掌握这方面的专业知识，需要时“买进”即可。受益于公正的服务 由于TV南德意志集团不偏好具体厂商的产品，因此能够专注于提升您的合规水平，助您走向商业成功。无损试检可增加工厂的运行时间TV南德意志集团的一个重要客户最近邀请我们的团队对其小口径管道进行无损试检。在此之前，该客户一直采用RT技术，工厂因检测需要疏散人员时会停产。在盲检和现场试检期间，TV南德意志集团证明了采用PA和TOFD技术的优势，尤其是这些技术能够更好地检测出更严重的平面缺陷。因此，在正常维护期间，缺陷组件被标记出来，以便更换，而不是等到它们完全失效，导致工厂意外停机，从而带来巨大经济损失。此外，在检测期间，焊工、钳工和普通工人不需要撤离现场，因此提高了工厂的生产力。TV南德意志集团的团队还证明：与PA相比，TOFD能够更快地检测出主要的焊缝问题，因此是一个速度极快的判定通过/未通过的技术。5. 业务效益10提升工厂的优势 | TV南德意志集团6. 结论由于需要扩容日益老化的基础设施，同时满足日益严格的监管要求，企业面临巨大的商业压力，需要采用全新的无损检测法来满足二十一世纪的市场需求。全新的PA和TOFD无损检测法可帮助工厂缩短停工时间，在全球市场上保持竞争力。与RT技术相比，这两项技术均具备巨大优势，其中包括更快的检测速度、更高的精度和更低的成本，同时还能缩短停工时间，降低责任风险。尽管如此，虽然这些新技术具备巨大优势，但它们的先进方法在各个行业内形成了知识缺口。因此，各个利益相关方正逐渐意识到将检测服务外包给TV南德意志集团 等专业机构的重要性。TV南德意志集团的全面服务可满足无损检测的协调、实施、记录和培训要求。凭借公正的检测及评估服务、巨大的国际影响力和丰富的专业知识，我们能够在所有无损检测应用中为您提供有力支持。11TV南德意志集团 | 提升工厂的优势版权声明本文中的信息代表了TV南德意志集团在本文出版之日对相关问题的观点。由于TV南德意志集团必需响应不断变化的市场情况，这些信息不应被视为TV南德意志集团的承诺，而且TV南德意志集团不能保证其中的信息在出版日期过后仍然是准确的。本白皮书电子书仅供参考。TV南德意志集团不对本文中的信息做出任何明示或默示的保证。遵守所有适用的版权法是用户的责任。在不限制版权赋予的权利的情况下，未经TV南德意志集团的事先书面同意，任何人不得出于任何目的复制或存储本文任何内容，或将其输入到一个检索系统中，或以任何形式方式（电子、机械、复印、录像或其它方式）传播这些内容。TV南德意志集团可能拥有与文中主题相关的专利、专利申请、商标、版权和其它知识产权。除非TV南德意志集团签署的书面许可协议明确规定，提供本文档并未授予您使用这些专利、专利申请、商标、版权和其它知识产权的任何权利。未经TV南德意志集团的事先书面同意，除非版权法允许，严禁复制、修改或翻译本文。 TV南德意志集团 2015年 保留所有权利。- TV SD是TV南德意志集团的一个注册商标。免责声明我们已采取一切合理措施，确保本文所含信息的质量、可靠性及准确。但是，TV南德意志集团对于本文中包含的第三方信息不负有责任，亦不对本文中的信息的准确性和完整性做出任何明示或默示的保证或陈述。本出版物旨在提供与某一个或某几个主题相关的简要信息，但并非详尽叙述。因此，本出版物中的信息不能用于咨询用途、专业建议或服务。如果您想寻求与本出版物中的信息相关的建议，您可以直接联系我们并告知具体问题，或征求有资质的专业人士的建议。未经TV南德意志集团的事先书面同意，任何其他出版物或材料不得复制、引用或者援引本出版物中的信息。版权所有 2012TV南德意志集团。 2016 TV南德意志集团脚注1 Frost & Sullivan - 全球无损检测服务市场报告。2 Markets and Markets - 无损检测设备与服务市场分析与全球预测（到2013年）。3 英国职业健康与安全局使用超声波检测法替代放射显影法。4 与锅炉检测有关的ASME规范和标准，作者：Olympus NDT 的Michael Moles。NDTPATOFDRTPODAUTNDEAIM-  non-destructive testing（无损检测） -  phased array ultrasonic testing（相控阵超声检测）-  time-of-flight diffraction（衍射时差）-  radiography（放射显影射线照相技术）-  probability of defect detection（缺陷检出概率）-  automated ultrasonic testing（自动超声波检测）-  non-destructive examination（无损检查）-  asset integrity management（资产完整性管理）缩略语2016 TV SD China Holding | V-M/PWS/42.0/zh-si/CN欲详细了解TV南德意志集团面向工厂和 系统的无损检测服务，敬请访问：tuv-sudinfotuv-sud权威认证，创享价值TV南德意志集团是一家优质、安全和可持续的专业测试、检测、审计、认证，培训和知识服务解决方案提供商。我们在全球设有800多个业务点，并已在欧洲、美洲、中东、亚洲和非洲通过认证。通过为客户提供客观的解决方案，我们为企业、消费者和环境增添切实的价值。infotuv-sud    tuv-sud我们在大中华区的分公司及办事处：* 上述部分服务可能由于当地法规的原因而无法在您的地区提供。欢迎您与我们联系咨询。上海上海测试中心上海工业材料实验室无锡宁波永康南京合肥Tel.:+86 21 6141 0123Tel.:+86 21 6037 6300Tel.:+86 21 6014 9880 Tel.:+86 510 8820 3737Tel.:+86 574 2786 6658Tel.:+86 579 8711 7995Tel.:+86 25 8779 0058Tel.:+86 551 6537 8730台州苏州成都杭州常州重庆北京天津Tel.:+86 576 8966 1886Tel.:+86 512 6809 5318Tel.:+86 28 8952 0656Tel.:+86 571 8111 0758Tel.:+86 519 8123 9872 Tel.:+86 23 8980 9513 Tel.:+86 10 6590 6186Tel.:+86 22 8319 2258青岛大连沈阳长春香港香港元朗办事处深圳广州Tel.:+86 532 8503 0106Tel.:+86 411 8230 4203 Tel.:+86 24 6223 3726 Tel.:+86 431 8462 9833 Tel.:+852 2776 1323Tel.:+852 2443 3774 Tel.:+86 755 8828 6998Tel.:+86 20 3832 0668厦门东莞泉州长沙柳州台北台中Tel.:+86 592 7706 188Tel.:+86 769 2168 7092 Tel.:+86 595 2281 3681 Tel.:+86 731 8458 5815 Tel.:+86 158 0772 5319 Tel.:+886 2 2898 6818Tel.:+886 4 2287 0566