TOFD培训教材.docVIP

1.简介 1.1课程范围 本课程的目的是使读者和学生了解TOFD技术，以及此技术对缺陷位置、大小检测的能力。尽管本课程是基于普遍应用的数字超声波数据采集系统进行讲解的，但是由于许多系统也具有相同的基本特征和设备，因此本课程也适用于与数字超声波数据采集系统相似的系统。 本课程将作为超声波无损检测标准I级水平和II级水平的教材。书中的斜体字代表II级水平超声波检测技术人员需要掌握的知识。I级水平和II级水平的标准学时是40小时。 I级水平超声波检测技术人员需要掌握的技术包括： i) 设置TOFD检测设备 ii) 采集TOFD检测所得数据 iii)根据说明书对结果进行记录和分类 iv) 做出结果报告 II级水平超声波检测技术人员需要掌握的技术包括： i) 设置并校准TOFD检测设备 ii) 执行并监测TOFD所得检测数据 根据适用标准解析并评估检测结果 判定TOFD检测的局限性 书写实用的检测方案和过程 指导和培训I级水平超声波检测技术人员 对TOFD检测结果进行整理并做出报告 由于观察和分析TOFD数据的经验非常重要，因此大部分时间将用于练习TOFD数据采集和分析。同时掌握TOFD技术与传统脉冲回波技术相比的本质区别也很重要。本课程也希望学习者能够了解两种技术的局限性，学会选择合适的检测技术以及能够进行有目的性的检测。 此外，本课程还要学习英国TOFD标准BS 7706和欧洲标准CEN/TC 138 WG 2 N 143。由Charlesworth, J. P. 和 Temple, J. A. G.所著的《超声波TOFD技术在工程中的应用》一书也值得一读，尤其是检测核材料以及具有奥氏体成分的材料。 1.2 课程要求 所有学习者都要达到超声波EN473 I级和超声波EN473 II级，并通过现场检测的考试。 1.3 课程考试 课程结束后将有一个测验，包括： 等级I 书面测验，90分钟内回答30个问题 等级II 书面测验，90分钟内回答30个问题 测验的目的是证明超声波无损检测人员掌握了TOFD技术及其局限性。 2.背景以及传统超声波检测 2.1 无损检测技术背景 在压力容器和管道系统中，焊缝缺陷可能导致整个系统不能使用或者使用不可靠。因此焊缝需要检测并将有害的缺陷打磨掉或重新焊接。由于焊缝缺陷可能产生非常严重的后果，因此对焊缝进行缺陷检测非常重要。缺陷中的裂纹由于疲劳作用和压力侵蚀作用，易不断生长。其他缺陷也可能生长，但通常保持不变，例如焊接和人工产生的未熔合缺陷，以及体积缺陷中的孔洞和熔渣。后一种缺陷更易检测到，但其没有不断生长的裂纹缺陷破坏性大。金属制品的无损检测技术多种多样，主要可以分为两大类。 用于检测表面开放裂纹：磁性粒子技术 染料渗透技术 涡流技术 磁性技术 超声波技术 用于检测内部裂纹：射线技术 超声波技术 由于表面缺陷最有可能生长并导致材料不可用，因此通常将表面裂纹看作最重要的缺陷。但是表面开口裂纹比内部裂纹更易修补。染料渗透技术和磁性粒子技术不能进行缺陷深度的尺寸测量，磁性技术也只能进行一般性的探查。涡流技术是否能够定量检测，取决于被测材料，只有几毫米的表面缺陷可以检测。而超声波技术既可以进行缺陷探查，又可以定量分析缺陷的尺寸。 设备管理者必须得到设备合格的资格证。这个过程在设备关闭的情况下需要进行无损检测评估。在评估过程中如果发现缺陷，则需要修补缺陷或置换工件。检测和定量内部裂纹非常重要，因为修补缺陷非常困难和昂贵，而且如果裂纹尺寸低于某个关键的等级，设备可以判为合格并正常运行。 对于大部分内部裂纹，只有射线和超声波两种检测技术可用。体积类缺陷最适于采用射线技术进行检测，且在X射线射向裂纹下方时，平面裂纹可以有效地得到检测。射线需要接近工件的两侧，且已经有可靠的缺陷推断。射线技术是一种应用广泛而且可靠的技术，可以检测各种类型的焊缝缺陷，其在壁厚方向上检测的误差范围是1%。射线技术产生的图像能够被广泛的接受和理解，且其检测结果具有永久的保存性，并可以作为未来检测的参考。对平面裂纹的检测和定量最具可靠性的技术是超声波技术，它的灵敏度在壁厚方向上是2%到3%。超声波技术具有的优点还包括其只需要接近焊缝一侧，以及不需要可靠的缺陷推断。 2.2 超声波无损检测技术 当电压加在压电晶体材料上使其振动，且压电材料的厚度正好能够产生用于检测金属工件的超声波，这种材料将作为超声波探头的基材。超声波探头产生的纵波通常