无损检测行业下游领域的应用现状与市场前景
思瀚产业研究院 多浦乐    2023-08-21

近年来，伴随着国家经济持续向好，产业结构调整不断深入，传统产业逐渐完成转型升级，向更高端发展；同时，人力和资本等资源向先进制造业集聚，直接刺激航空航天、汽车、高铁、轨道交通等重点行业的迅速发展，不断出现新材料、新结构和新工艺，从而促进对超声检测设备需求的增长，如随着新能源汽车和消费电子的发展，对动力电池及零部件的无损检测形成了新的市场需求。

另一方面，下游应用领域的不断发展将为检测仪器带来客观的需求增量，也对无损检测设备的性能、精度、效率提出更高要求，从而成为无损检测行业技术升级和产品迭代的源动力，两者相辅相成，互相促进。

1、特种设备

特种设备是指涉及生命安全、危险性较大的锅炉、压力容器、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施和场（厂）内专用机动车辆。根据市场监管总局的统计，截至 2021 年年底，我国特种设备总量达 1,816.23 万台，同比增长 10.18%，其中锅炉 34.71 万台，压力容器 469.49 万台，压力管道 75.75 万公里。

特种设备涉及人民群众生命财产安全，2019 年和 2020 年全国共发生特种设备事故和相关事故 130 起和 107 起，死亡 119 人和 106 人。对此，根据《中华人民共和国特种设备安全法》、《特种设备安全监察条例》（2009 年修订）等法律法规的规定，为预防特种设备事故，锅炉、压力容器、压力管道等特种设备使用单位应当进行定期检验。

无损检测技术对于特种设备安全保障具有重要的意义和举足轻重的地位，是特种设备安全保障的重要手段，其广泛用于特种设备的制造、安装、使用和报废的全寿命过程。以压力容器为例，其定期检验项目以宏观检验、壁厚测定、表面缺陷检测、安全附件检验为主，必要时增加埋藏缺陷检测、材料分析、密封紧固件检验、强度校核、耐压试验、泄漏试验等项目。根据市场监管总局的统计，2019年至 2021 年我国特种设备领域无损检测机构共 563 家、592 家和 629 家。

超声相控阵技术是近年来发展起来的新型超声检测技术，其在特种设备领域的应用范围尚处于不断推广过程中，如 2020 年 5 月，中化泉州百万吨乙烯项目采用超声相控阵设备对外径为 508 毫米至 1.93 米规格的大口径管道焊缝进行无损检测，是国内炼化工程首次使用超声相控阵技术（替代射线检测），大大降低了检测耗时、提高了检测效率。

目前，承压设备超声相控阵检测行业标准《承压设备无损检测 第 15 部分：相控阵超声检测》（NB/T-47013.15-2021）已于 2021年 4 月获批，并于 2021 年 8 月正式实施，未来随着相关标准的实施将有效促进超声相控阵检测在特种设备领域的应用发展。

2、轨道交通

铁路是国家战略、先导性、关键性重大基础设施，是国民经济大动脉、重大民生工程和综合交通运输体系骨干，在经济社会发展中的地位和作用至关重要。

2019 年 9 月，中共中央、国务院印发《交通强国建设纲要》，到 2035 年基本建成交通强国，建设城市群一体化交通网，推进干线铁路、城际铁路、市域（郊）铁路、城市轨道交通融合发展，为轨道交通行业发展指明方向。

国家铁路建设一直是基础设施投资的重点方向，根据中国国家铁路集团有限公司出台的《新时代交通强国铁路先行规划纲要》，到 2035 年现代化铁路网率先建成，全国铁路网 20 万公里左右，其中高铁 7 万公里左右；20 万人口以上城市实现铁路覆盖，其中 50 万人口以上城市高铁通达。

城市轨道交通与城市发展密切，是国家战略的重点推进方向，发展轨道交通是解决大城市病的有效途径，也是建设绿色城市、智能城市的有效途径。近年来，随着国民经济的发展及各城市轨道交通需求量增大，我国城市轨道交通建设加速推进。

根据中国城市轨道交通协会发布的《城市轨道交通 2020 年和 2021 年统计和分析报告》，“十三五”期间，累计新增运营线路长度为 4,351.7 公里，年均新增运营路线长度 870.3 公里，截至 2021 年底，共有 50个城市开通城轨交通运营路线 283 条，运营线路总长度达 9,206.8 公里。

经过二十多年的发展，对于运营安全、维护的需求快速增加，轨道交通行业形成了工程建设、装备制造和运营维保等三大产业集群，运营维保后市场已经步入黄金发展期，国家对铁路线路及列车安全检测的重视程度也在不断提升，超声无损检测是铁路行业应用最普遍的检测方法，如《和谐系列动车组车轮超声波探伤规定》、《CRH 系列动车空心车轴超声波探伤工艺规程》等规定或规程都规定了相应的超声无损检测规定。

根据《中国无损检测-2025 科技发展战略》统计，铁路行业开展无损检测的企业或厂段等有 400 余个，无损检测人员超过 2.5 万人，主要分布在中国铁路总公司、中国中车下属的各厂段及铁路产品其他生产制造企业。

目前，针对轨道交通的运维维保，包括钢轨和列车车体超声检测，其中，钢轨超声检测主要包含了母材检测和钢轨焊缝检测，通过钢轨探伤车进行多通道超声无损检测；列车车体由于结构复杂，检测部位包含了对于车轴、轮对、空心轴、车轴轮座、车轮、曲轴、制动盘以及螺栓的超声波检测等，如轮对探伤检验周期为 20±5/2 万公里；空心车轴探伤间隔运行里程如下：

动车组型号 探伤间隔运行里程

CRH1 型动车组 40 万公里±10%

CRH2 型动车组 3 万公里±10%

CRH3 型动车组 10 万公里±10%

CRH5 型动车组 18 万公里±10%

随着我国铁路网规模快速发展，高铁速度不断提升，加上我国高铁 2007 年开通至今已逾十年，车辆陆续进入大修里程，前期投用的一些关键部件集中进入疲劳期，这为超声检测行业提供了良好的市场空间。根据国家铁路集团说明，截至目前，我国动车组保有量已达 3,600 多组，其中复兴号动车组约 690 组，占世界高速列车总保有量的一半以上，在此过程中，超声无损检测作为核心的保障手段之一将实现自身价值提升及行业的快速增长。

3、核电电力

核电是利用核反应堆中核裂变所释放的热能进行发电的方式。在目前电力需求不断扩张、减少对化石类能源依赖成为普遍诉求、环保压力不断增大的情形下，各国均在提升清洁能源在能源结构中的比重。核电作为新能源的环保性和经济性已被普遍认可，其安全性也随着核电技术的发展而不断提高，并在全球掀起一轮核电站建设高潮，自 2012 年以来，全球在运核电机组数量、装机容量及发电量持续上升。

根据中国核能行业协会发布的《中国核能发展报告（2020）》显示，预计 2020 年年底，我国在运核电机组达到 51 台，总装机容量 5,200 万千瓦，在建核电 17 台以上，装机容量 1,900 万千瓦以上；到 2025 年，在运核电装机达 7,000万千瓦，在建 3,000 万千瓦；到 2035 年，在运和在建核电装机容量合计达到 2亿千瓦。“十四五”及中长期，核能在我国清洁能源低碳系统中的定位将更加明确，作用将更加凸显，核电建设有望按照每年 6-8 台持续推进。

核安全对核电行业发展极端重要，一旦发生严重核事故，对国家和经济的影响极为严重，同时由于公众对核电缺乏了解及恐核心理，核事故的社会影响将被强烈放大，不仅对该国的核电产业产生严重打击，而且对国际核电发展都会带来严重后果。我国参照国际原子能机构的有关安全标准，制定了比较完备的、与国际接轨的核安全法规标准体系，对民用核设施实施了独立的安全评审和监督。

因此，由于核电自身的特殊性，核电运营方对核电站安全维护方面的日常检测质量和检测效率要求很高，以确保核安全为保障核电的安全运营。核电站由常规岛和核岛组成，其中压力容器、压力管道和管件部件都需要进行无损检测。常规岛主要检查汽轮机、蒸汽管道和有关的辅助系统，核岛无损检测工作涉及所有核 1、2、3 级部件，其中主一回路系统主要围绕反应堆压力容器、蒸汽发生器、稳压器、一回路管道开展无损检测工作。

2019 年，中广核发布阳江核电站在常规岛法定焊缝检测过程中的射线探伤将由相控阵超声检测技术取代，阳江核电站成为国内首家常规岛完全使用相控阵超声检测技术的核电站。2021 年，阳江核电站与公司合作使用相控阵超声检测技术对核电厂冷源系统衬胶管道粘接状态进行在役检测，这是阳江核电站在完成常规岛相控阵检测技术全面应用后的又一重要技术创新，可有效解决目前核电厂面临的 SEC 衬胶管道粘接质量无法检测的问题，进一步提升冷源系统衬胶管道的安全性。

因此，随着技术的发展，因为在役检测环境涉及高辐射、密闭空间等复杂环境，为了减少对人体的伤害，超声检测在核电应用上自动化检测程度逐渐提高，随着我国核电的持续快速发展将带动超声检测设备需求持续增长。

4、能源化工

由于石油、天然气的生产和消费呈现不同的区域特点，油气管道为石油、天然气最为安全有效的方式。根据《油气储运》（2017 年 4 月刊）及《石油观察》，截至 2017 年 4 月，全球在役油气管道约 3,800 条，总里程约 1,961,300 公里，其中天然气管道约 1,273,600 公里，占管道总里程的 64.94%。而随着我国油气消费量和进口量的增长，油气管网规模不断扩大，基础设施网络基本成型。根据发改委、国家能源局印发的《中长期油气管网规划》，到 2020 年，全国油气管网规模达到 16.9 万公里，其中原油、成品油、天然气管道里程分别为 3.2、3.3 和 10.4万公里；到 2025 年，全国油气管网规模达到 24 万公里，全国省区市成品油、天然气管道全部联通。

由于石油、天然气属于易燃易爆气体，在管网运输过程中存在泄漏的风险，需要定期对长输管线进行检验，检测范围包括环向对接焊缝、套筒焊缝、管道腐蚀、弯头腐蚀、法兰等。长输管道的检测包括定期检验和全面检验，其中年度检验至少每年一次，投用后 3 年内进行首次全面检查，结合全面检查和使用评价结果，确定下次全面检查的日期，全面检测包括内检测、直接检测和耐压试验，根据情况周期为 5、10、15、20 年，如处于事故后果严重区应适当缩短全面检查周期，如超出风险可接受程度，应立即进行全面检查。

根据国家统计局发布的信息，截至 2021 年，我国输油、输气里程达 13.12万公里，而长输管道一般 12 米一道焊缝，山区 1 千米大概有 100 多道焊缝。根据 2016 年 1 月国家能源局修订的《在役油气管道对接接头及多探头检测》，规定了采用超声相控阵对石油天然气在役管道的检测及质量评定要求，超声相控阵检查在管道对接接头等方面检测应用日趋成熟。因此，随着我国油气管道建设的稳步推进及，油气管道里程持续增加及超声相控阵检测应用的成熟和完善将为超声无损检测提供持续增长的市场空间。

5、新型应用领域

无损检测技术的运用随着应用对象的需求和所依托的科技进步而不断发展，遍及新材料新工艺和新产品的开发。如随着科技进步和产业变更，新能源汽车已成为汽车产业转型升级的中坚力量，根据国务院印发的《新能源汽车产业发展规划（2021-2035 年）》，我国新能源汽车产业技术水平显著提升、产业体系日趋完善、企业竞争力大幅增强，2015 年以来产销量、保有量连续五年居世界首位；到 2025 年，新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的 20%左右，力争经过 15 年的持续努力，纯电汽车成为新销售车辆的主流，公共领域用车全面电动化。

在新能源汽车快速发展的背景下，电池安全性是其主要痛点之一，其车辆自燃起火会引发社会广泛关注，而动力电池由于老化或工艺控制问题等问题，电池涂胶层可能出现部分脱粘，长期运行下有可能导致局部过热甚至起火的安全事故，为保障动力电池的安全性，需要对动力电池涂胶层粘结质量进行相应检测，这将为超声无损检测提供新的市场增长空间。

同时，随着 5G 网络技术的高速发展，在物联网时代的新环境中，在线智能监测技术会超声无损检测催生新的需求市场，将成为行业新的发展推动力，如石油石化管道及平台的腐蚀监测、水电风电行业的螺栓监测、重大工程桥梁结构、航空航天设备关键部位以及飞机蒙皮的智能监测等。超声在线监测能够有效降低人为干预因素的影响，同时数据具有实时性、全生命周期的特点，便于整个项目的一体化管理，节省检测成本。

如风电机组在运行过程中，开顺桨、阵风、风切变等因素都可能叶片根部螺栓受到冲击、振动，长时间运行后，叶片连接螺栓如果产生疲劳裂纹，将会引起叶片抖动、偏心、停机、甚至叶片掉落，带来严重后果。

根据中国电力企业联合会统计，截至 2021 年，我国风电累计装机量达 3.3 亿千瓦，总装机容量位居全球第一，风机倒塌会造成严重经济损失。因此，对风机关键部件的定期检测和后续维护越来越受到行业的重视。随着装机量为持续增长及对风机关键部件的后续维护越来越重视，将会形成超声在线监测巨大市场需求。