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目前,常用的無損檢測方法包括超聲檢測(UT)、射線檢測(RT)、磁粉檢測(MT)、滲透檢測(PT)和渦流檢測(ET)五大類,在特種設備、軌道交通、兵器、核電、航空航天、能源電力等下業(yè)中得到廣泛應用。
無損檢測技術的應用已經(jīng)遍及我國經(jīng)濟建設和人民生活的各個方面,大到飛機、衛(wèi)星,小到日常生活用品,在國民經(jīng)濟的各個命脈行業(yè)中承擔關鍵角色,是保證和提高產品質量的重要手段,體現(xiàn)了國民經(jīng)濟發(fā)展水平。
根據(jù)中國機械工程學會組編的《無損檢測發(fā)展線路圖》統(tǒng)計,經(jīng)過實施無損檢測后,各行業(yè)的產品增值情況為:機械產品約5%,國防、宇航、原子能產品為12%~18%,火箭為20%左右。
無損檢測行業(yè)市場概況
根據(jù)《無損檢測發(fā)展線路圖》,我國目前擁有直接從事或從事與工業(yè)無損檢測相關技術工作的人員30萬名以上,從事無損檢測服務的檢驗檢測機構約2000家,有2萬多家機械制造和安裝企業(yè)擁有自己的無損檢測隊伍,無損檢測費用占產品的比例為1%~50%,無損檢測行業(yè)每年的儀器銷售和技術服務超過100億元。
近年來,隨著我國傳統(tǒng)產業(yè)的轉型升級,新興行業(yè)保持高速發(fā)展,新材料、新結構和新工業(yè)不斷涌現(xiàn),對無損檢測行業(yè)提供持續(xù)發(fā)展機遇。
與此同時,雖然國內企業(yè)總體水平和綜合實力有了很大程度的提高,在無損檢測基礎理論、技術開發(fā)、儀器設計和研制及產品應用等方面都已在世界占有重要一席。
但在一些無損檢測儀器制造方面,與歐美等發(fā)達國家仍存在一定差距,如在全聚焦相控陣超聲檢測的應用領域方面,仍然大量采用進口的國際品牌。根據(jù)中國海關統(tǒng)計相關數(shù)據(jù),2017年至2020年我國進口的無損檢測設備(不包含探頭和配件)情況如下:
從上表可以看出,受超聲波探傷檢測儀進口額逐年快速上升的影響,我國無損檢測設備近年來進口額呈持續(xù)上升趨勢,其中超聲波探傷檢測儀進口額占無損檢測設備的比例總體逐年上升,2017年至2020年的占比分別為43.68%、45.28%、50.66%和 46.98%。
具體從超聲無損檢測儀來看,根據(jù)中國海關統(tǒng)計相關數(shù)據(jù),2017年至2020年,我國超聲波探傷檢測儀(海關編碼:, 不包含探頭和配件)進口金額分別達48928.02萬元、68534.43萬元、83382.45萬元和69819.16萬元,進口額總體逐年快速上升,國產進口替代市場空間廣闊。
行業(yè)競爭態(tài)勢
1、行業(yè)壁壘高,市場競爭緩和,主要以技術競爭為主
超聲無損檢測行業(yè)屬于技術密集型行業(yè),專業(yè)技術性強、科技水平高,行業(yè)會涉及到聲學、自動化、計算機科學技術和材料學等多個專業(yè)學科。
超聲無損檢測行業(yè)壁壘較高,市場參與主體較少,競爭相對較為緩和。
無損檢測是保證和提高產品質量的重要手段,下業(yè)使用超聲檢測設備目的在于保障產品質量及性能的穩(wěn)定性。
因此,客戶在選擇超聲檢測設備的主要考慮因素在于能否滿足差異化的檢測需求,加上隨著新材料、新結構和新工藝不斷涌現(xiàn),專用化和定制化成為無損檢測設備的特點。
因此,行業(yè)內的競爭以技術競爭為主,能否針對客戶的行業(yè)特點和需求差異提供完整的無損解決方案及在此基礎上的產品配套能力成為核心競爭力。
2、國內廠商競爭力不斷增加,但產品仍以國外企業(yè)為主
隨著無損檢測行業(yè)不斷發(fā)展,國內企業(yè)總體水平和綜合實力有了很大程度的提高,在無損檢測基礎理論、技術開發(fā)、儀器設計和研制及產品應用等方面都已在世界占有重要一席。
由于受到資金、技術、研發(fā)力量、品牌等因素的限制,國內無損檢測企業(yè)規(guī)模普遍偏小,產品結構也相對較為單一,在全聚焦相控陣超聲檢測設備等產品的技術水平和質量穩(wěn)定性與國外企業(yè)尚存在一定差距。
根據(jù)我國海關統(tǒng)計相關數(shù)據(jù),我國無損檢測設備進口額持續(xù)增加,2020年受疫情的影響有所下降,但仍然保持在較高水平。
隨著國內企業(yè)不斷加大各方面等的投入,改進生產工藝,提高研發(fā)水平,改善產品性能,目前已在中市場與國外廠家直接展開競爭,未來逐步取代部分由國外產品占據(jù)的將成為國內無損檢測行業(yè)市場趨勢之一。
行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)
1、與企業(yè)相比,國內超聲檢測設備廠商規(guī)模小
隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)增長及產業(yè)結構調整和轉型升級,國內無損檢測市場需求不斷增加,的無損檢測儀器生產廠商如美國貝克休斯、奧林巴斯紛紛加強對市場的開拓,這些企業(yè)憑借國際化、規(guī)模化、綜合化、專業(yè)化和市場化的競爭優(yōu)勢,日漸成為我國超聲檢測設備市場的重要力量,對國內企業(yè)形成較大的競爭壓力。
國內企業(yè)雖然近年來發(fā)展較快,但與企業(yè)相比,在技術水平、產品類型和規(guī)模實力上仍存在差距,特別是在一些檢測儀器上國外企業(yè)仍占據(jù)主導地位,致使國內企業(yè)拓展空間受限,對經(jīng)營規(guī)模的擴張和技術實力的提升帶來不利影響。
2、人才和技術經(jīng)驗較為欠缺
超聲無損檢測行業(yè)專業(yè)技術性較強,涉及聲學、自動化、計算機科學技術和材料學等多個專業(yè)學科,而技術人才的培養(yǎng)離不開實際工作,國內企業(yè)規(guī)模普遍較小,難以在短時間內儲備足夠的技術人員。
此外,相控陣超聲檢測設備對檢測操作人員的理論知識要求也較高,操作者不僅需要掌握一般的超聲理論知識,還需關于聲場偏轉和聚焦的物理知識以及相關數(shù)字技術、數(shù)字圖像處理技術的知識,同時還需進行集中培訓掌握操作檢測設備的技巧,取得相關資質。
因此,人才和技術經(jīng)營的欠缺會影響相控陣超聲檢測的應用推廣。
無損檢測未來發(fā)展趨勢
1、專用化、精量化:
隨著檢測環(huán)境和待檢對象的多樣化、復雜化和多元化,單一檢測設備或者通用化檢測方法已經(jīng)無法滿足所有客戶需求,需要針對具體被檢物定制化研究專用檢測工藝方法和技術標準,建立與特定材料結構全生命周期檢測要求相適應的專用檢測標準和設備,實現(xiàn)各類缺陷和精量化檢測和工藝參量、過程與設備的標準化。
因此,針對特定客戶的專項檢測要求開發(fā)定制化的檢測方法和檢測設備,將是超聲無損檢測的一個發(fā)展趨勢,同時也是提高超聲檢測適用范圍、增加技術附加值的有利途徑。
目前,行企業(yè)通常采用案例型服務模式為客戶提供定制化整套無損檢測系統(tǒng),針對特定用戶需求開展聯(lián)合研究,提供專用無損檢測設備或技術。
2、自動化:
智能化是“工業(yè)4.0”發(fā)展的目標,智能化檢測的基礎是無損檢測與結果評定過程的自動化。隨著工業(yè)自動化和智能化的發(fā)展,下游各行業(yè)需要對各類特定精密部件進行自動化無損檢測,自動化檢查設備需求日趨增加。
自動化檢測設備集成了超聲相控陣檢測儀器或超聲板卡、檢測方法、及掃查裝置、機械傳動、自動化控制、自動化機器人等多個領域,其采用機械裝置夾持和傳動被檢測工件,通過電氣控制系統(tǒng)進行掃查覆蓋,實現(xiàn)檢測參量設置、激勵控制、探測控制、掃描成像控制、數(shù)據(jù)管理和檢測結果分析與評定過程的自動化。
3、自主化:
目前我國在無損檢測新技術相關的關鍵器件和設備上依賴進口,部分自主集成建立的檢測設備的性能也取決于國外器件性能,在可設計性、可集成性、檢測性能和自動化程度等方面受到限制。而國外成套檢測設備一般成本高昂、交貨期長,且容易受到國外政策禁運或限制,這已成為制約我國無損檢測技術向自動化、智能化方向發(fā)展的一個主要因素。
為了更好地滿足國內無損檢測技術設備的應用需求,推動未來的研究、應用和發(fā)展,需要實現(xiàn)核心器件、核心算法和設備的自主化。
4、向在役監(jiān)測及檢測大數(shù)據(jù)分析發(fā)展:
隨著通信技術和物聯(lián)網(wǎng)技術等的發(fā)展,一方面,超聲在役監(jiān)測在石化、壓力容器等領域獲得應用,大量的監(jiān)測結果能夠直接反映結構在役過程中的失效過程,對大量監(jiān)測數(shù)據(jù)的匯總處理是實現(xiàn)失效預測,提高結構使用安全的有效手段;
另一方面,超聲檢測發(fā)現(xiàn)的大量缺陷對于結構安全性影響程度的研究,是工業(yè)設計部門選材的重要依據(jù),在超聲檢測所能發(fā)現(xiàn)的缺陷尺寸越來越小的情況下,研究缺陷檢出之后的損傷評價,建立相關數(shù)據(jù)庫,是未來超聲無損檢測的一個發(fā)展趨勢。