TOFD技術(shù)在承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用

摘要：TOFD技術(shù)又稱為衍射時(shí)差法超聲波檢測(cè)。在TOFD技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，可利用超聲波對(duì)待檢測(cè)件內(nèi)部結(jié)構(gòu)端角、端點(diǎn)衍射現(xiàn)象中產(chǎn)生的衍射能量進(jìn)行分析，快速得出試件內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷問(wèn)題，并對(duì)其危害程度及位置有詳細(xì)的了解。TOFD技術(shù)可為承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)提供有效的幫助。本文根據(jù)TOFD技術(shù)在承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，對(duì)其在承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析。

關(guān)鍵詞：TOFD技術(shù);承壓設(shè)備;無(wú)損檢測(cè)

中圖分類號(hào)：TG115.28文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-9129（2018）06-0099-02

Application of TOFD Technology in Nondestructive Testing of Pressure Equipment

XIONG Wenjun*

（Nanchang Branch of Jiangxi Boiler and Pressure Vessel Inspection and Testing Institute， Jiangxi Nanchang， 330000， China）

Abstract：TOFD technology is also known as diffraction time difference method for ultrasonic testing. In the application process of TOFD technology， the diffraction energy generated in the internal structure end angle and the end point diffraction phenomenon of the ultrasonic detecting object can be analyzed， and the internal structural defect of the test piece can be quickly obtained， and the degree and location of the damage can be well understood. . TOFD technology can provide effective help for non-destructive testing of pressure equipment. Based on the application advantages of TOFD technology in non-destructive testing of pressure equipment， this paper makes a simple analysis of its application in nondestructive testing of pressure equipment.

Keywords：TOFD technology; pressure equipment; nondestructive testing

引用：熊文俊. TOFD技術(shù)在承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用[J]. 數(shù)碼設(shè)計(jì)， 2018， 7（6）： 99-99.

Cite：XIONG Wenjun. Application of TOFD Technology in Nondestructive Testing of Pressure Equipment[J]. Peak Data Science， 2018， 7（6）： 99-99.

引言

TOFD技術(shù)主要出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代，其依據(jù)基本衍射線性，在空隙、障礙物的作用下，可得出多個(gè)發(fā)射子波源頭，進(jìn)而得到衍射能量及圖像。在承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)過(guò)程中，由于工況、環(huán)境等多種因素的影響，開(kāi)罐宏觀檢測(cè)往往無(wú)法實(shí)現(xiàn)，且極易出現(xiàn)側(cè)向波與低波間距不足，信號(hào)重疊等情況。因此，在承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)過(guò)程中，對(duì)TOFD技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行適當(dāng)分析具有非常重要的意義。

1? TOFD技術(shù)在承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)中應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1? 運(yùn)行穩(wěn)定

相較于A型脈沖檢測(cè)技術(shù)而言，TOFD技術(shù)具有較高的運(yùn)行穩(wěn)定性，其可以完全脫離聲波的干擾及超聲波入射角度的影響，得到檢測(cè)件內(nèi)不同放線段缺點(diǎn)。

1.2? 精確度高

TOFD技術(shù)在承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)過(guò)程中，可以根據(jù)衍射點(diǎn)變化，第一時(shí)間對(duì)工件缺陷進(jìn)行精確定位，具有極小的檢測(cè)誤差。

1.3? 操作便捷

TOFD技術(shù)可采用非平行掃描方式進(jìn)行整體作業(yè)，整體掃描速度較快，工作效率較高。

1.4? 直觀展現(xiàn)

TOFD技術(shù)在實(shí)際承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)過(guò)程中，可通過(guò)與計(jì)算機(jī)信息技術(shù)融合，以檢測(cè)日志的方式實(shí)時(shí)記錄設(shè)備檢測(cè)數(shù)據(jù)。同時(shí)也可以直接將檢測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖像，具有直觀展現(xiàn)的良好效果^[1]。

2? TOFD技術(shù)在承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)中應(yīng)用

2.1? TOFD檢測(cè)系統(tǒng)概述

在承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)過(guò)程中，TOFD檢測(cè)系統(tǒng)主要包括探頭、掃描檢測(cè)裝置、儀器、試塊及其他裝置。其中TOFD儀器主要是提供線性A掃描顯示或B掃描圖像。在實(shí)際運(yùn)行中，TOFD儀器水平方向線性誤差一般在1.0%以下，垂直線性誤差一般在4.99%以下。超聲脈沖發(fā)生器可以發(fā)出單向、雙向兩個(gè)方向的脈沖波，可為最佳脈沖幅度、持續(xù)實(shí)效的獲得提供依據(jù);TOFD檢測(cè)探頭主要為一對(duì)發(fā)出、接收相對(duì)裝置，且兩者晶片相同。在實(shí)際應(yīng)用中，若在峰值回波降20.0dB時(shí)，需控制TOFD探頭脈沖持續(xù)時(shí)間在2個(gè)周期以下;TOFD檢測(cè)用試塊主要包括對(duì)比試塊、模擬試塊兩種類型。其中對(duì)比試塊主要用于檢測(cè)校準(zhǔn)，應(yīng)盡量采用與工件聲學(xué)性能相一致的材料及外在尺寸。以球罐檢測(cè)為例，試塊最大壁厚應(yīng)保證設(shè)置探頭聲束軸線、地面法線間夾角在41°以上，在其內(nèi)部應(yīng)設(shè)置4個(gè)或以上的反射體。模擬試塊主要是檢測(cè)工藝驗(yàn)證試塊，其大多用于焊接工件真實(shí)缺陷檢測(cè)。在實(shí)際管理中，應(yīng)盡量保證模擬試塊結(jié)構(gòu)、材質(zhì)與被檢測(cè)工件一致，且厚度為工件厚度的1.1倍左右，并控制兩者厚度最大差值在24.8mm以下;TOFD檢測(cè)掃描檢查裝置主要用于調(diào)整探頭中心間距裝置，且可采取電動(dòng)或手動(dòng)的方式，與A掃描取樣選擇同等的編碼設(shè)備。

2.2? TOFD技術(shù)應(yīng)用流程

在承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)過(guò)程中，TOFD檢測(cè)首先需要選擇合理的探頭安裝位置，并進(jìn)行檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)置校準(zhǔn)作業(yè)。隨后進(jìn)行非平行D掃描檢查，最后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并依據(jù)響應(yīng)式數(shù)據(jù)對(duì)承壓設(shè)備缺陷進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量。

2.3? TOFD檢測(cè)前期準(zhǔn)備及檢測(cè)區(qū)域確定

為保證TOFD檢測(cè)精度，在TOFD承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)過(guò)程中，應(yīng)首先保證檢測(cè)表面水平方向平整無(wú)污漬，必要情況下可清除TOFD探頭移動(dòng)區(qū)域焊接飛濺鐵屑、油垢及其他物質(zhì)。在具體物質(zhì)清除過(guò)程中，可選擇被檢測(cè)材料介質(zhì)，如水、油、纖維素漿作為耦合劑，在周邊環(huán)境溫度一定的情況下進(jìn)行耦合檢測(cè)。在耦合介質(zhì)確定之后，可通過(guò)對(duì)承壓設(shè)備高度、寬度表觀特征分析，確定檢測(cè)區(qū)域。其中承壓設(shè)備厚度為檢測(cè)區(qū)域高度;而承壓設(shè)備焊縫為檢測(cè)區(qū)域?qū)挾取Ｒ话銇?lái)說(shuō)，承壓設(shè)備焊接縫隙熔合線兩端具有25.0mm的界限，在這一界限內(nèi)若出現(xiàn)缺陷位置或其他缺陷情況，可將TOFD檢測(cè)區(qū)域設(shè)置在對(duì)應(yīng)的位置。在具體TOFD檢測(cè)期間，應(yīng)盡量覆蓋整個(gè)承壓設(shè)備檢測(cè)區(qū)域，若無(wú)法完全覆蓋，則需要進(jìn)行輔助檢測(cè)的增設(shè)。如有余高焊接接頭余高位置就需要進(jìn)行適當(dāng)輔助檢測(cè)。

2.4? TOFD檢測(cè)細(xì)化調(diào)整

TOFD檢測(cè)調(diào)整主要包括探頭設(shè)置、探頭中心間距調(diào)整、A掃描時(shí)間窗口設(shè)置及靈敏度調(diào)整等。其中在探頭設(shè)置環(huán)節(jié)，需要依據(jù)探頭形式確定對(duì)應(yīng)的調(diào)整參數(shù)。如在縱波斜探頭設(shè)置過(guò)程中，應(yīng)控制聲束與地面法線間夾角在40.0°以下。在承壓設(shè)備厚度小于50mm時(shí)，可選擇一組探頭，反之則需依據(jù)承壓設(shè)備厚度變化，將整體承壓設(shè)備劃分為不同的模塊，并采取不同的探頭進(jìn)行檢測(cè);而在探頭中心間距調(diào)整階段，需要針對(duì)特定缺陷最大檢測(cè)需求，設(shè)定探頭中心間距為該對(duì)探頭對(duì)聲束交點(diǎn)覆蓋面積的2/3深度位置;在A掃描時(shí)間窗口設(shè)置環(huán)節(jié)，需要設(shè)定直通波為0.6μs或以上;靈敏度調(diào)整主要是利用對(duì)比試塊，將人工標(biāo)準(zhǔn)反射體衍射信號(hào)波幅度設(shè)置為滿屏高度的55%，結(jié)合實(shí)際表層耦合補(bǔ)償，可有效保證檢測(cè)靈敏度^[2]。

2.5? TOFD補(bǔ)充檢測(cè)

為了避免檢測(cè)盲區(qū)對(duì)TOFD檢測(cè)精度的不利影響，在TOFD常規(guī)檢測(cè)結(jié)束后可進(jìn)行補(bǔ)充檢測(cè)措施。TOFD補(bǔ)充檢測(cè)主要包括上表面盲區(qū)、下表面盲區(qū)兩個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)于承壓設(shè)備厚度在50.0mm以下的焊接縫隙，其上表面盲區(qū)為整體檢測(cè)厚度的0.5，其余為下表面盲區(qū)。在實(shí)際TOFD補(bǔ)充檢測(cè)中主要利用單通道直通波信號(hào)發(fā)射的方式，結(jié)合寬頻帶窄脈沖探頭設(shè)置，進(jìn)行滲透檢測(cè)。在滲透補(bǔ)充檢測(cè)完成后，可利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及對(duì)比。

3? 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，TOFD技術(shù)的應(yīng)用，可在承壓設(shè)備閉合的情況下進(jìn)行精確檢測(cè)。在TOFD技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，首先需要確定檢測(cè)目的及具體工件區(qū)域，然后進(jìn)行焊接結(jié)構(gòu)兩個(gè)端口劃線作業(yè)。在這個(gè)基礎(chǔ)上，進(jìn)行各項(xiàng)參數(shù)的精確設(shè)置。同時(shí)為了保證TOFD檢測(cè)精度，應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)充及輔助檢測(cè)措施，為后期承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)數(shù)據(jù)分析提供有效的依據(jù)。

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