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TOFD检测技术在埕岛海底管道中应用 　　摘要：超声衍射时差法检测技术（TOFD）成功应用于胜利埕岛海底管道检测领域，对于提高检测速度、保证检测质量、节约生产成本有着非常重要的意义。文章通过对TOFD的基本原理进行了初步解析，给出合理的检测工艺方案，通过在海底管道铺设项目中与传统检测手段进行了对比分析，　并列举了部分典型TOFD缺陷的图像，阐述TOFD检测技术在海底管道检测过程中快捷、准确、无需安全防护、可重复性的优越性，建议下一步在渤海埕岛海底管道大规模推广。 　　关键词：TOFD检测技术；缺陷图像；工艺方案；海底管道 　　中图分类号：TG115 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）01-0049-04 　　1　TOFD检测技术简介 　　1.1　检测原理 　　TOFD检测是利用大扩散角探头对，在声束覆盖范围内的工件上采集缺陷的端点衍射信号，从而来发现缺陷并对之进行定位。 　　衍射时差法（TOFD）是一种依靠从待检试件内部结构的“端角”和“端点”处得到的衍射能量来检测缺陷的方法。超声波入射到线性缺陷上时，它除了普通的反射波以外，在两端还会发生衍射。衍射能量在很大的角度范围内传播至接收探头，可测量缺陷自身高度。除了缺陷的衍射能量以外，TOFD法还检测两个探头间直接传播的直通波和未受缺陷影响直接抵达试件内壁的内壁反射信号也称之为底面波。TOFD可以用直通波和底面反射波作参照，缺陷的深度是从直通波与衍射脉冲的时差来计算的。 　　TOFD技术将采集到的A扫信号，经过数据处理后与编码器所采集的探头位置信息一一对应，即得到了TOFD探伤的最原始数据，TOFD分析都是基于这个阶段存储的序列A扫信息，所以任何TOFD设备都不可能在缺少序列A扫的情况下对缺陷进行更详细的图像处理和分析，换言之，图像分析的第一步是对序列A扫波形的分析。 　　1.2　超声衍射时差（TOFD）检测技术扫查图像的形成 　　在每个A扫信号上根据采样周期对其进行采样，每个样点在屏幕上分配相同的宽度和高度，在显示屏对应一个像素，根据其振幅确定每个像素的灰度，其中纯白表示100%FSH，经过在0%位置的中间灰色，到纯黑色的－100%FSH，这样一个超声波A扫信号转换为由许多淡灰色和深灰色的色点交替组成的一行。 　　利用计算机技术、图像处理技术和专用软件强大的处理功能，通过对TOFD图像离线分析，可对缺陷进行精确定性、定位、定量。 　　1.4　TOFD技术特点 　　1.4.1　TOFD技术的可靠性好。由于其主要是利用衍射波进行检测，而衍射信号不受声束影响，任何方向的缺陷都能有效地发现，使该技术具有很高的缺陷检出率。国外研究机构的缺陷检出率的试验得出的评价是：手工UT，50%～70%；TOFD，70%～90%；机械扫查UT+TOFD，80%～95%。由此可见，TOFD检测技术比常规手工UT的检测可靠性要高得多。 　　1.4.2　TOFD技术的定量精度高。采用衍射时差技术对缺陷定量，精度远远高于常规手工超声波检测。一般认为，对线性缺陷或面积型缺陷，TOFD定量误差小于1mm，对裂纹和未熔合缺陷，高度测量误差通常小于1mm。 　　1.4.3　TOFD检测简单快捷，最常用的非平行扫查只需一人即可以操作，探头只需沿焊缝两侧移动即可，不需做锯齿扫查，检测效率高，操作成本低。 　　1.4.4　TOFD检测系统配有自动或半自动扫查装置，能够确定缺陷与探头的相对位置，信号通过处理可以转换为TOFD图像。图像的信息量显示比A扫描显示大得多，在A型显示中，屏幕只能显示一条A扫信号，而TOFD图像显示的是一条焊缝检测的大量A扫信号的集合。与A型信号的波形显示相比，包含丰富信息的TOFD图像更有利于缺陷的识别和分析。 　　1.4.5　当今使用的TOFD检测系统都是高性能数字化仪器，完全克服了模拟超声探伤仪和简单数字超声波探伤仪记录信号能力差的特点，不仅能全过程记录信号，长久保存数据，而且能够高速进行大批量信号处理。 　　2　CB32A-CB326海底输油管道 　　2.1　基本参数 　　CB32A-CB326海底输油管道采用复壁管结构，其中芯管为Ф273×13，套管为Ф377×12，管道设计压力6.4MPa，总长度2.95km。 　　2.2　施工流程 　　该海底管线的敷设方式采用SL902铺管船在海上连续敷设。在SL902船上依次有组对、根焊、热焊、填充、盖面、无损检测、防腐补口等7个工位。 　　2.3　检测方法的选择 　　胜利油田海底管线施工时目前均采用铺管敷缆船在海上连续作业，取代了以前早期的敷设方式。早期的施工方式采用陆地分段预制，检测合格后，分段浮拖、挖沟回填，连接各分段，继续下段的小沟、浮拖，直至全部敷设完成，检测工序可穿插完成