一、行业相关定义
超声波检测(UltrasonicTesting)缩写为UT,也叫超声检测,是五种常规无损检测方法的一种。五种常规的无损检测方法分别为超声波检测、射线检测、磁粉检测、渗透检测和涡流检测。
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根据观研报告网发布的《中国超声波无损检测行业发展趋势分析与未来前景研究报告(2025-2032年)》显示,超声波进入物体遇到缺陷时,一部分声波会产生反射,发射和接收器可对反射波进行分析,就能精确地测出缺陷来,并且能显示内部缺陷的位置和大小,测定材料厚度等。无损检测方法的应用领域是一个很大的领域,并且不断扩大。
传统超声检测采用脉冲法进行检测,高压发生器发出的电压施加在探头上,由于压电效应的存在探头发射出超声波脉冲,通过声耦合介质(如机油或水等)进入材料并在其中传播;遇到缺陷后,部分反射能量沿原途径返回超声探头,超声探头又将其转变为电脉冲,经仪器放大而显示在显示端的荧光屏上。根据缺陷反射波在荧光屏上的位置和幅度(与参考试块中人工缺陷的反射波幅度作比较),即可测定缺陷的位置和大致尺寸。作为五大常规无损检测方法之一的射线检测,在工业上有着非常广泛的应用。
超声波检测与射线检测对比
类别 | 超声波检测 | 射线检测 |
方式 | 利用超声波能透化金属复合材料的最深处,并由一横截面进到另一断面时,在页面边沿产生反射的特征来检查零件缺陷的一种方法 | 利用某类射线来检查焊接内部结构缺陷的一种方法 |
基本原理 | 波束天线自零件表面由摄像头通至金属材料内部结构,碰到缺陷与零件底边的时候就各自产生反射波,在荧屏上产生脉冲波形,依据这种脉冲波形来判定缺陷位置和尺寸 | 射线因焊接缺陷对射线的吸收不一样,使射线落到胶卷里的抗压强度不一样,胶卷光感应水平也不一样,这样就可以准确、靠谱、非破坏地表明缺陷的形态、位置和尺寸 |
优点 | 超声波探伤比X射线探伤检测具有很高的探伤检测敏感度、周期时间短、低成本、灵便便捷、高效率,对人体健康没害等特点 | 透照时间较短、速度更快,查验薄厚低于30mm时,表明缺陷的灵敏度高,射线对大小型缺陷比较敏感 |
缺点 | 对工作表面规定光滑、需要富有经验的检验人员才可以鉴别缺陷类型、对缺陷并没有形象性;超声波探伤适用于薄厚比较大的零件检测。 | 表明缺陷的灵敏度高,但设施繁杂、花费大,透过水平比γ射线小。对条状缺陷,尤其是厚钢板中细小的未焊透(熔入不够)或微裂纹等难以发觉 |
适用优势 | 超音波优势在于面缺陷的检测 | 射线的检测优势在于容积型缺陷的检测 |
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二、市场规模
超声波无损检测几乎涵盖了所有的下游工业领域,如特种设备、轨道交通、能源电力、钢铁冶金、航空航天、核电等。同时,随着国家产业结构的不断升级,新能源汽车、电子制造等先进制造业的发展也带来了新的市场需求。2023年我国超声波无损检测行业市场规模达到了54.04亿元,2024年上半年为23.65亿元。
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三、供应规模
目前我国提供超声波无损检测服务的机构众多,包括专业的检测公司、科研机构、高校实验室等。这些机构不仅提供检测服务,还致力于技术研发和创新,推动超声波无损检测技术的不断进步。
1、检验检测行业规模继续扩大
截至 2023 年底,我国共有检验检测机构 53834 家,同比增长 2.02%。全年实现营业收入 4670.09 亿元,同比增长 9.22%。从业人员 156.19 万人,同比增长 1.31%。共拥有各类仪器设备 1027.23 万台套,同比增长 7.28%,仪器设备资产原 值 5278.94 亿元,同比增长 11.26% 。2023 年共出具检验检测报告 6.03 亿份,同 比下降 7.23%,平均每天对社会出具各类报告 165.23 万份。
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2、检验检测市场结构进一步优化
事业单位制检验检测机构比重进一步下降,企业制单位占比持续上升。截至 2023 年底,我国企业制检验检测机构 41634 家,占机构总量的 77.34%;事业单位制检验检测机构 10208 家,占机构总量的 18.96%,事业单位制检验检测机构占机构总量的比重同比下降 0.73 个百分点;其他类型机构 1992 家,占机构总量的3.70%。近10年,我国事业单位制检验检测机构的比重分别为40.58%、38.09% 、 34.54% 、31.30% 、27.68% 、25.16% 、22.81% 、20.87% 、19.69%和 18.96%,呈现明显的逐年下降趋势,事业单位性质检验检测机构的市场化改革有序推进。
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检验检测行业集约化水平持续提升。截至 2023 年底,全国规模以上检验检测机构数量达到 7558 家,同比增长 6.63%,营业收入达到 3751.22 亿元,同比增长 11.50%,规模以上检验检测机构数量仅占全行业的 14.04%,但营业收入占比达到 80.32%,集约化发展趋势显著。目前, 全国检验检测机构 2023 年年度营业收入在 5 亿元以上机构有 71 家,同比增加 9 家;收入在 1 亿元以上机构有 685 家,同比增加 76 家;收入在 5000 万元以上机构有 1565 家,同比增加 154 家。表明在政府和市场双重推动之下,一大批规模效益好、技术水平高、行业信誉优的中国检验检测品牌正在快速形成,推动检验检测服务业做优做强、实现集约化发展取得成效。
民营检验检测机构营收增长势头放缓。截至 2023 年底,全国取得资质认定的民营检验检测机构共 34171 家,同比增长 5.03%,民营检验检测机构数量占全行业的 63.47%。近 10 年,民营检验检测机构占机构总量的比重分别为 31.59%、40.16%、42.92%、45.86%、48.72%、52.17%、55.81%、59.15%、61.66%和 63.47% ,呈现明显的逐年上升趋势。2023 年民营检验检测机构全年取得营收 1867.06 亿元,同比增长 6.13%,低于全国检验检测行业营收年增长率 3.09 个百分点。
四、需求规模
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,我国特种设备总量超过1600万台。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,各种类型特种设备检验周期如下:
各种类型特种设备检验周期
设备名称 | 检验周期 |
锅炉 | 外部检验:每年一次,运营状态下进行;内部检验:一般每2年一次,电站锅炉3-6年。 |
压力容器 | 对于常规压力容器,每年进行一次年度检查;定期全面检查。一般应当于投用后3年内进行,下次的定期检验周期,由检验机构根据压力容器的安全状况登记确定,安全状况等级为1、2级的,一般每6年一次;安全状况等级为3级的,一般3~6年一次;安全状况等级为4级的,应当监控使用,累计不超过3年;安全状况等级为5级的,应当对缺陷进行处理,否则不得继续使用。 |
压力管道 | 对于长输管道,至少每年进行1次年度检验;新管道一般于投用后3年内进行首次全面检验,之后根据相关规定进行全年检验。对于公用管道,至少每年进行1次年度检验;GB1-IⅢ级次高压燃气管道全面检验最大时间间隔8年;GB1-IV级次高压燃气管道、中压燃气管道、GB2级管道全面检验最大时间间隔12年;以PE管或者铸铁为管道材料的管道全面检验周期不超过15年。对于工业管道,至少每年进行1次年度检验;首次全面检验周期不超过3年,安全状况等级为1级和2级的检验周期一般不超过6年;安全状况等级为3级的,检验周期一般不超过3年;安全状况等级为4级的,应判废。 |
电梯 | 每年进行一次定期检验。 |
起重机械 | 在用起重机械至少每月进行一次日常维护保养和自行检查,每年进行一次全面检查。 |
场(厂)内专用机动车辆 | 定期检验周期为1年。 |
大型游乐设施 | 定期检验周期为1年。 |
客运索道 | 对于客运架空索道,年度检验每年一次,全面检验三年一次。 |
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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。
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。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
动车组型号 | 探伤间隔运行里程 |
CRH1型动车组 | 40万公里士10% |
CRH2型动车组 | 3万公里士10% |
CRH3型动车组 | 10万公里士10% |
CRH5型动车组 | 18万公里±10% |
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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年开通至今已十余年,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。
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。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。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收到冲击、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。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。
五、行业竞争格局
随着无损检测行业不断发展,国内企业总体水平和综合实力有了很大程度的提高,在无损检测基础理论、技术开发、仪器设计和研制及产品应用等方面都已在世界占有重要一席。由于受到资金、技术、研发力量、品牌等因素的限制,国内无损检测企业规模普遍偏小,产品结构也相对较为单一,在全聚焦相控阵超声检测设备等高端产品的技术水平和质量稳定性与国外企业尚存在一定差距。
目前,专门从事超声波无损检测设备研发、生产和销售的公司相对较少,国外主要以奥林巴斯、美国贝克休斯、英国声纳、美国捷特、法国 M2M 等公司为主。国内超声波无损检测设备生产商规模普遍偏小,但处于“对标赶超”的快速发展阶段,已涌现多浦乐、超声电子、中科创新、骄成超声等一批具备国产替代潜力的优秀企业。
国内超声波无损第三方检测企业的竞争格局呈现出层次性的发展态势。领先企业凭借技术实力和服务水平占据市场优势地位,而追赶企业和新进入者则需要通过技术创新和服务优化等方式来提升自己的竞争力。未来,随着技术创新、市场需求增长和政策支持与法规监管的推动,超声波无损检测行业将迎来更多的发展机遇和挑战。
超声波无损检测行业主要品牌
名称 | 品牌 | 品牌简介 |
声华科技 | 广州声华科技股份有限公司是一家专业无损检测和金属材料检验技术服务公司。公司目前已取得"特种设备检验检测机构核准证"、"特种设备检验检测机构无损检测 A级证书"、"计量认证证书(CMA)"、"实验室认可证书(CNAS)"、"辐射安全许可证"、 "ISO9001:质量管理体系认证证书"、"ISO14001:环境管理体系认证证书"、"ISO45001:职业健康安全管理体系认证证书"、“防腐蚀施工资质二级证书”。本公司是我国取证项目最齐全的A级无损检测机构之一,是我国最具有影响力、华南地区综合实力最强的无损检测机构之一。公司具有射线、超声、渗透、磁粉、涡流、声发射、TOFD、相控阵、漏磁以及光谱、化学分析、金相、硬度、腐蚀监督检测等检验检测资格。业务涵盖电力、石化、冶金、军工、船舶、桥梁、铁路、机械、核工业等领域。可独立开展具有法律效力的第三方检测。公司现有检测设备200多台套,其中包括X射线及γ探伤机、管道爬行器、美国全自动洗片机、底片扫描仪、TOFD检测仪、相控阵检测仪、全数字超声波探伤仪、超声波测厚仪、裂纹测深仪、漏磁检测仪、磁粉探伤仪、磁记忆检测仪、氧化膜检测仪、电磁(涡流)探伤仪、声发射仪、硬度计(美国)、直读式光谱分析仪(美国)、管道泄漏仪、热处理设备、物理试验机、化学分析仪、内窥镜、测频仪等,满足各种检测工程的需要。 | |
胜科纳米 | 胜科纳米是半导体芯片分析测试领域具有国际领先水平的第三方商业实验室,也是国内较早掌握了先进工艺失效分析线的测试中心。公司业务聚焦于电子及半导体领域,提供一站式材料分析(MA)、失效分析(FA)、可靠性分析(RA)、破坏性物理分析(DPA)、车规级芯片测试和辅助研发TD服务,被誉为半导体产业链中的“芯片全科医院”。胜科纳米目前拥有一批世界一流的分析测试仪器,例如CT/C-SAM、NanoProbe、Thermal/EMMI/OBIRCH、HR-TEM、FIB、PFIB、SEM、Deca、Delayer、HTOL/HAST/TC/TS/THB、ESD、D-SIMS、TOF-SIMS、XPS/ESCA、AFM等。 | |
易启检测 | 苏州易启畅检测技术有限公司-超声无损检测技术解决方案提供商,集研发设计、生产制造、技术服务及销售于一体的国家级高新技术企业,致力于通过开发创新性的无损检测设备,为航空航天、国防军工、有色金属、钢铁冶金、新材料等各工业领域提供检测手段,助力无损检测智能装备制造水平的进一步发展。易启检测成立于2010年,专注于无损检测领域15年,独立完成产品不断迭代和工艺的不断提升,实现国内无损检测设备技术不断突破,主要产品包括管棒材超声及涡流自动检测系统、航空航天领域涡轮盘、环件超声水浸检测系统、管轴类超声水浸扫描系统、进口超声及涡流检测设备集成及维修保养等。 |
资料来源:企业官网,观研天下数据中心整理(WWTQ)
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