桂 丹 楊興征

(泰安市利德容器制造有限公司，山東 泰安 271000)

0 前言

隨著現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展，能源、石油化工裝置的建設(shè)項目越來越多，工程進度要求越來越短，工程質(zhì)量要求越來越高。特種設(shè)備無損檢測技術(shù)和方法也是層出不窮。

1 TOFD技術(shù)(Time of Flight Diffraction Technique)

TOFD技術(shù)(Time of Flight Diffraction Technique)是一種利用缺陷端部的衍射波播時間差來進行缺陷檢測和定量的方法，即衍射時差法超聲檢測技術(shù)。

1.1 TOFD 檢測原理

TOFD是一種利用超聲波衍射現(xiàn)象。通常使用縱波斜探頭，在工件無缺陷部位，發(fā)射超聲脈沖后，直通波先于底面反射波到達接收探頭。工件存在缺陷時，在兩波之間，衍射波或反射波會被接收探頭接收到。除上述波外，還有缺陷部位和底面因波型轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的橫波，一般會遲底面反射波到達接收探頭。

1.2 TOFD技術(shù)的應(yīng)用

TOFD技術(shù)被更多的應(yīng)用到各工業(yè)現(xiàn)場檢測工程中，如新疆中國石油采油管道對接焊縫檢測項目、西氣東輸天然氣管線陜京段焊縫檢測項目等，大量的現(xiàn)場應(yīng)用案例為今后進一步發(fā)展完善這項技術(shù)和擴展國內(nèi)各領(lǐng)域尤其是焊縫無損檢測項目提供了平臺。

1.3 TOFD 的優(yōu)點

①檢測數(shù)據(jù)可以用數(shù)字形式永久保存。取用、再分析、通訊傳輸方便。②不垂直與檢測表面的缺陷和裂紋可被檢測出③缺陷的高度可以精確確定。④對200℃以上的表面可以進行檢測。⑤TOFD檢測系統(tǒng)檢測方便，搬運容易。

1.4 TOFD 的缺點

①TOFD檢測的發(fā)射和接收探頭必須能夠安放用于焊縫的兩邊，對于幾何形狀復雜的工件檢測比較困難。②檢測時，存在上下表面檢測不到的盲區(qū)。③點狀缺陷的測量尺寸不夠準確。

2 聲發(fā)射(Acoustic Emission，AE)檢測

聲發(fā)射(Acoustic Emission，AE)檢測就是材料受力時材料內(nèi)部發(fā)出的應(yīng)力波經(jīng)過探測來判斷容器內(nèi)部結(jié)構(gòu)損傷程度的一種新的無損檢測方法。

2.1 AE即聲發(fā)射檢測原理

從聲發(fā)射源發(fā)射的彈性波最終傳播到材料表面，引起可以用聲發(fā)射傳感器探測的表面位移，探測器將材料的機械振動轉(zhuǎn)換為電信號，然后再被放大。根據(jù)觀察到的聲發(fā)射信號進行分析與推斷以了解材料產(chǎn)生聲發(fā)射的機制。

2.2 聲發(fā)射技術(shù)的應(yīng)用

聲發(fā)射技術(shù)的應(yīng)用已較廣泛。聲發(fā)射技術(shù)已用于壓力容器、鍋爐、管道等大型構(gòu)件的水壓檢驗，評定缺陷的危險性等級，作出實時報警。

2.3 聲發(fā)射技術(shù)的優(yōu)點

①適用于動態(tài)檢測。②只需接收探頭。當物體中有聲發(fā)射事件發(fā)生時，在測控范圍內(nèi)的任何部位都能探測到。③大部分材料都可以應(yīng)用聲發(fā)射技術(shù)來檢測。

2.4 聲發(fā)射技術(shù)的缺點

①聲發(fā)射不能提供靜態(tài)缺陷的情況。②進行聲發(fā)射檢測前，需要知道其受力歷史。③聲發(fā)射過程中伴有大量噪聲，不注意排除噪聲，將會得到錯誤的結(jié)果。

3 磁記憶(Metal Magnetic Memory，MMM)檢測

磁記憶(Metal Magnetic Memory，MMM)檢測就是通過構(gòu)件磁化狀態(tài)的測量來推斷其應(yīng)力集中區(qū)的一種漏磁檢測方法。

3.1 磁記憶檢測原理

工作受載荷作用的鐵制構(gòu)件處于地磁環(huán)境下，其內(nèi)部會發(fā)生磁疇組織定向和不可逆的重新取向(這種組織具有磁致伸縮性質(zhì))，最大的漏磁場Hp的變化在應(yīng)力與變集中區(qū)形成。此時法向分量Hp(y)改變符號并具有零值，而磁場的切向分量Hp(x)具有最大值。這種不可逆的變化在工作載荷作用消除后繼續(xù)保留下來，工件的應(yīng)力集中部位通過漏磁場法向分量Hp(y)的測定便可準確推斷。

3.2 磁記憶檢測技術(shù)應(yīng)用

磁記憶技術(shù)引入我國后，得到推廣應(yīng)用。如福建廈門篙嶼電廠對接焊口項目;燕山石化CJA-78412LT鍋爐改造檢驗項目，磁記憶檢測技術(shù)在我國石油、化工行業(yè)也獲得了大量應(yīng)用。

3.3 磁記憶檢測方法的優(yōu)點

①無需對被檢金屬表面進行預處理，專門的磁化裝置不需要，靈敏度較高。②產(chǎn)生疲勞裂紋的區(qū)域和金屬層滑動面位置可被確定。③能顯示出裂紋在構(gòu)件組織中的發(fā)展趨勢，進行未來危險的預報。④可顯示被檢測對象實際應(yīng)力---變形狀況的信息，并找出缺陷形成的原因。

3.4 磁記憶檢測方法的缺點

檢測結(jié)果易受工件本身及外界因素的影響，不能很好的進行定性定量的具體分析，不能作為單獨的缺陷定性無損檢測方法，需要其他的無損檢測方法加以輔助。

4 總結(jié)

根據(jù)TOFD的原理和特點，在檢測厚壁容器和大管徑的管道方面進行了應(yīng)用。采用聲發(fā)射進行在線監(jiān)測，可以對壓力容器的安全性進行評價，從而決定是否延長壓力容器的檢驗周期;作為一種嶄新的在役診斷方法，磁記憶檢測技術(shù)必將得到進一步的發(fā)展，造福于人類社會。

[1]ASTME2373-2004 Standard Practice For Use of The Ultra-sonic Time of Flight Diffraction(TOFD)Technique[S]

[2]林俊明，林春景等.基于磁記憶效應(yīng)的一種無損檢測新技術(shù)：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2000.

[3]葉琳，張艾萍.聲發(fā)射技術(shù)在設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用：機械工業(yè)出版社，2000.