tofd检测技术介绍和应用实例探讨-中国特种设备检验网.docVIP

TOFD检测技术介绍和应用实例探讨 我国的TOFD检测技术培训考核班已经举办了六期，研究人员、老师和学员们为该技术的推广已作了大量的工作，应该说，已经有了较好的基础。该技术已写进新容规，检测标准也即将颁布。目前中国特种设备检测研究院和江苏省特种设备安全监督检验研究院 1 TOFD检测技术介绍 这部分主要介绍超声波TOFD检测的基本原理。超声波是一种超出人听觉范围的高频率机械振动波，由于超声波的振动频率高，波长短，因而具有束射特性，可以定向控制。超声波的波长接近于光波波长，所以在理论上可以应用几何、光学定律来解释超声波传播过程中所发生的许多现象，如反射、折射、绕射等，构成了超声波探伤的理论基础。超声波在同一均匀介质中传播时速度不变，传播方向也不变，如果传播过程中遇到另一种介质，就会发生反射、折射或衍射的现象。制造容器使用的钢材可视为均匀介质，如果内部存在缺陷，则缺陷会使超声波产生反射、衍射现象。关于端点衍射，JB4730.1-2005是这样定义的：超声波在传播过程中，当波阵面通过缺陷时，波阵面会绕过缺陷边缘弯曲，并呈圆心展衍，这种现象称之为端点衍射。 超声波探伤设备由超声波探伤仪和探头两部分组成，中间由导线连接。其工作原理是：超声波探伤仪中高频发生器产生的高频电压，经过连接导线加在探头里面的压电晶体上，并用晶体的正压电效应激发晶片以相同的频率作弹性振动，当探头与介质紧密接触时，高频振动便以波的形式在介质中传播，遇到介质介面（缺陷或工件底面）时，产生反射波或衍射，并为探头晶片所接收，再由晶体的逆压电效应将弹性振动转变为高频电讯号，经放大后，在示波屏上以一定的形式显示出来，比如横坐标表示时间或声程，纵坐标表式波幅。 常规脉冲反射超声波探伤是根据缺陷脉冲反射回波波幅的大小确定和测量缺陷长度，用缺陷信号传播时间计算其深度。通常用一个探头（兼发射和接收功能），其缺陷的检出和定量受到声束角度、探测方向、缺陷表面粗糙度、试件表面状态及探头压力等多种因素的影响，这些影响很难克服。 而超声衍射时差（TOFD）检测技术采用衍射波，解决了脉冲反射检测的这些不利影响，它采用一发一收两个探头，根据缺陷信号传播的时间计算确定缺陷深度位置，根据同一缺陷上下端点信号传播的时差确定缺陷的高度，用编码器获得检测方向的长度数据，检测标准根据缺陷尺寸判定级别。TOFD检测技术缺陷定量定位不依靠信号振幅，精度大大提高，定量误差小于1mm。还有TOFD检测系统利用高性能数字化仪器，全过程以数字化记录存储A超信号，A超信号通过处理转换为TOFD图像，更有利于缺陷信号的识别和分析，并且可以回放取得关注位置的A超信号，帮助判别缺陷。 国内外权威机构做过研究：TOFD检测技术检出率比射线检测和常规脉冲反射 2 TOFD检测技术应用实例探讨 中国特种设备检测研究院和江苏省特种设备安全监督检验研究院 两个制造厂的设备材质都是16MnR，厚度都在60mm～100mm之间，两个检测单位按各自企业标准的要求编写了检测工艺，主要参数见表1。检测工艺有所不同，主要体现在探伤方法中，一个是双面100%TOFD检测，一个是单面100%TOFD检测。其实两个单位的企业标准、我国TOFD标准的报批稿目前也都没有要求作双面检测，但都写到：考虑到TOFD本身的技术局限性（主要是面盲区、难以判断缺陷性质等）对焊缝表面应采用MT、PT或ET等方法按相关标准进行检测判断缺陷性质手动脉冲反射（也可采用其它更先进的超声检测方法）进行复查检测 实际操作中，两个检测单位也确实是这样做的：TOFD检测后加双面磁粉补充检测，当缺陷性质难以判断时，用手动常规脉冲反射江苏省特种设备安全监督检验研究院 制造/检测单位 东盛石化/江苏省特检院 华夏化机/中国特检院 设备规格 Φ4400×62 Φ2500×78 材 质 16MnR 16MnR 坡口形式 X X 焊接方法 SAW SAW 检测时机 焊后24h 焊后24h 仪器型号 OMNISCAN-P-UT-8C OMNISCAN-MX/Isonic-2007 探伤方法 双面100%TOFD+双面100%MT 单面100%TOFD+双面100%MT 试 块 62mm对比试块 工件和100mm对比试块 探头型号 5MHzΦ6mm晶片60°一组探头 5MHzΦ6mm晶片60°/45°两组探头 扫查方式 纵向扫查 纵向扫查 探头间距 143mm 90mm/130mm 耦 合 剂 水 水 表面状态 打磨 打磨 扫查速度 200mm/S 200mm/S 温 度 30℃ 25℃ 探伤灵敏度 对比试块人工缺陷40%～80%波高 直通波40%～80%波高 表