超聲波衍射時差法檢測的實驗室能力認(rèn)可

史亦韋,郭 淼，陳 虹，蓋一冰

(1.中國航發(fā)北京航空材料研究院，北京 100095；2.中國合格評定國家認(rèn)可中心，北京 100062)

超聲波衍射時差法(TOFD)是采用一發(fā)一收探頭，利用缺陷端點(diǎn)的衍射波信號探測缺陷和測定缺陷尺寸的一種超聲檢測技術(shù)，其對垂直于探測面缺陷的尺寸測量具有獨(dú)特的優(yōu)勢，在結(jié)構(gòu)焊縫檢測上的應(yīng)用已經(jīng)較為成熟。隨著國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)NB/T 47013.10-2010 《承壓設(shè)備無損檢測 第10部分：衍射時差法超聲檢測》的頒布，TOFD檢測技術(shù)在國內(nèi)得到迅速推廣[1]。在近年的中國合格評定國家認(rèn)可委員會(CNAS)檢測實驗室認(rèn)可活動中，越來越多的實驗室申請了TOFD檢測能力的認(rèn)可。TOFD檢測技術(shù)與常規(guī)超聲檢測技術(shù)在設(shè)備、檢測操作、數(shù)據(jù)解讀等方面均存在差異，在實驗室實施該技術(shù)的過程中應(yīng)如何針對關(guān)鍵因素進(jìn)行控制，實驗室認(rèn)可評審應(yīng)如何確認(rèn)人員、設(shè)備、關(guān)鍵工藝控制等方面的能力等都是需要研究的問題。

筆者在分析研究TOFD檢測能力認(rèn)可現(xiàn)狀和現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)要求的基礎(chǔ)上依據(jù)TOFD檢測技術(shù)特點(diǎn)，以及該技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀，從檢測人員的培訓(xùn)與認(rèn)證、設(shè)備、檢測操作、數(shù)據(jù)解讀等方面提出了TOFD檢測能力實驗室認(rèn)可評審的具體要求，也為相關(guān)實驗室規(guī)范該技術(shù)的應(yīng)用提供一些參考。

1 TOFD檢測的實驗室能力認(rèn)可現(xiàn)狀

CNAS實驗室認(rèn)可的檢測能力描述按照檢測對象、項目或參數(shù)、領(lǐng)域代碼、檢測標(biāo)準(zhǔn)、說明及備注等展開。項目或參數(shù)通常指檢測方法(如超聲檢測、射線檢測)，在已經(jīng)獲TOFD檢測能力認(rèn)可的實驗室的能力表中，有的將參數(shù)描述為超聲檢測，有的描述為衍射時差法超聲檢測或TOFD檢測，最終準(zhǔn)確代表其能力的是檢測對象、檢測標(biāo)準(zhǔn)和說明欄目中的限定條件，這些內(nèi)容也同時是認(rèn)定檢測報告是否在認(rèn)可范圍內(nèi)的依據(jù)。

目前與TOFD檢測技術(shù)相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)、美國標(biāo)準(zhǔn)、我國國家標(biāo)準(zhǔn)、國內(nèi)各行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及或認(rèn)可實驗室數(shù)量如表1所示。

由表1可知，涉及實驗室認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)共9項，標(biāo)準(zhǔn)GB/T 23902-2009、ISO 16828:2012和ASTM E2373/E2373M-19為通用檢測方法標(biāo)準(zhǔn)，各有5家實驗室獲得認(rèn)可。獲得通用標(biāo)準(zhǔn)NB/T 47013.10-2015認(rèn)可的實驗室最多，共有54家，涵蓋了焊縫、板材、復(fù)合板等各類制品的檢測。焊縫檢測相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)共有4項，其中獲得標(biāo)準(zhǔn)ISO 10863:2020認(rèn)可的實驗室相對較多，另外的2項電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和1項歐洲標(biāo)準(zhǔn)(NVN-CEN/TS 14751-2004)都只有個別實驗室申請認(rèn)可。

表1 TOFD檢測相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及獲認(rèn)可實驗室數(shù)量

根據(jù)CNAS官網(wǎng)公布的已獲認(rèn)可機(jī)構(gòu)的相關(guān)信息，申請TOFD檢測能力認(rèn)可的檢測實驗室有59個。從檢測實驗室行業(yè)分布看，特種設(shè)備行業(yè)機(jī)構(gòu)有12個，航空航天行業(yè)有1個，質(zhì)檢機(jī)構(gòu)和檢測公司有31個，電力行業(yè)有2個，船舶行業(yè)3有個，兵器行業(yè)1有個，建筑行業(yè)3有個，石油石化行業(yè) 有6個。如前所述，獲標(biāo)準(zhǔn)NB/T 47013.10-2015認(rèn)可的實驗室最多，除特種設(shè)備行業(yè)檢測機(jī)構(gòu)之外，還有大量其他行業(yè)的檢測實驗室也使用該標(biāo)準(zhǔn)開展檢測。

2 TOFD檢測人員的能力要求

TOFD檢測技術(shù)屬于超聲檢測技術(shù)的一種，首先需要檢測人員具有執(zhí)行常規(guī)超聲檢測的能力。由于TOFD檢測技術(shù)利用了缺陷的尖端衍射而不是常規(guī)的缺陷面反射，所以在探頭的參數(shù)要求、布置方式、掃查方式以及數(shù)據(jù)表達(dá)形式等方面二者均有差異。因此，從事TOFD檢測的人員需經(jīng)過專門的培訓(xùn)和資格認(rèn)證。

從檢測標(biāo)準(zhǔn)的要求來看，國際標(biāo)準(zhǔn)、ASTM(美國材料實驗協(xié)會)標(biāo)準(zhǔn)和ASME(美國機(jī)械工程師協(xié)會)標(biāo)準(zhǔn)均首先要求從事TOFD檢測的人員按照通用的無損檢測人員資格認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)取得超聲檢測資格證書，在此基礎(chǔ)上，增加TOFD的專門培訓(xùn)以及考試。

標(biāo)準(zhǔn)ISO 16828:2012同時對培訓(xùn)和考試做了要求。標(biāo)準(zhǔn)ISO 10863:2020對從事具體職責(zé)的人員增加了資格要求：負(fù)責(zé)編制作業(yè)指導(dǎo)書，離線分析數(shù)據(jù)和驗收的人員應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)ISO 9712-2012《無損檢測人員資格鑒定與認(rèn)證》或相當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)取得相關(guān)工業(yè)門類的超聲檢測2級以上證書；在2級或3級人員監(jiān)督指導(dǎo)下按照作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行儀器設(shè)置、數(shù)據(jù)采集、存儲和報告編寫的人員可為相應(yīng)的1級以上人員。ASME標(biāo)準(zhǔn)給出了最詳細(xì)的資格認(rèn)證要求：要求TOFD 2級人員在獲得超聲檢測2級資格證書的基礎(chǔ)上增加40 h的TOFD檢測培訓(xùn)和320 h的實踐經(jīng)歷；自動和半自動檢測還應(yīng)增加設(shè)備的軟硬件培訓(xùn)。2級實際操作考試至少需要2個試件，每個試件包含2個缺陷。TOFD 3級人員要求持有超聲3級證書，并滿足關(guān)于2級人員的TOFD檢測技術(shù)培訓(xùn)、實踐經(jīng)歷和考試要求，具有編制檢測規(guī)程的經(jīng)歷，熟練的評價TOFD檢測結(jié)果的能力。國內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)大多也是要求在按常規(guī)超聲檢測進(jìn)行人員資格認(rèn)證的基礎(chǔ)上，增加TOFD檢測的培訓(xùn)，掌握專門知識和能力。標(biāo)準(zhǔn)GB/T 23902-2009和2項電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)提出了取得TOFD檢測專項資格證書的要求。

表2為國內(nèi)各行業(yè)關(guān)于TOFD檢測人員認(rèn)證的要求和現(xiàn)狀，主要包括通用機(jī)械、特種設(shè)備、電力、船舶等行業(yè)。至今為止，各行業(yè)已頒發(fā)的TOFD檢測資格證書以2級居多，其中特種設(shè)備行業(yè)已開展TOFD檢測的2級資格認(rèn)證十余年，認(rèn)證人數(shù)已超萬人。頒發(fā)3級證書的只有電力行業(yè)和船舶行業(yè)，已認(rèn)證100余人。

表2 國內(nèi)各行業(yè)關(guān)于TOFD檢測人員認(rèn)證的要求和現(xiàn)狀

目前各行業(yè)已普遍要求申請TOFD檢測2級資格認(rèn)證的人員，首先應(yīng)持有常規(guī)超聲檢測的2級資格證書。

從目前國內(nèi)TOFD檢測人員的認(rèn)證情況來看，需求較大的行業(yè)集中于幾個以焊縫檢測為主要超聲檢測對 象的行業(yè)。這些行業(yè)已有上萬人獲得2級資格認(rèn)證，而已有3級資格人員較少。筆者建議授權(quán)簽字人應(yīng)同時持有超聲檢測3級證書和TOFD檢測2級證書，技術(shù)監(jiān)督人員應(yīng)持有TOFD檢測2級資格證書。

3 TOFD檢測設(shè)備校準(zhǔn)

與常規(guī)超聲檢測系統(tǒng)一樣，TOFD檢測設(shè)備包括超聲檢測儀、探頭、電纜和掃查裝置等。由于檢測使用了一組固定間距的一收一發(fā)探頭來接收衍射波，所以為了擴(kuò)大一次掃查的檢測深度范圍，要求探頭有較大的擴(kuò)散角。因為衍射波信號幅度比直接反射信號的低很多，所以檢測需要儀器擁有較高的的靈敏度。從檢測結(jié)果的表述方式來看，TOFD檢測顯示衍射波的B掃描圖像，如果儀器僅用于TOFD檢測，則只能從圖像中對缺陷的長度和高度進(jìn)行評價，不能以信號幅度對缺陷進(jìn)行定量評價，因此，與幅度準(zhǔn)確性相關(guān)的性能在TOFD檢測中無意義。為了提高深度分辨力和尺寸測量的準(zhǔn)確性，檢測要求探頭發(fā)射短脈沖，并要求儀器有足夠高的數(shù)字化采樣率。此外，需要使用適當(dāng)?shù)奶筋^夾具固定兩探頭的間距，并用編碼器讀取探頭位置，與采集的超聲數(shù)據(jù)建立關(guān)系，形成圖像。

3.1 TOFD檢測標(biāo)準(zhǔn)中的校準(zhǔn)與核查要求

從表1所列的各項TOFD檢測標(biāo)準(zhǔn)中可以看出，國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 16828:2012要求TOFD儀器應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)EN 12668-1-2000 《無損檢測-超聲檢驗設(shè)備的表征及驗證-儀器》、EN 12668-2-2000 《無損檢測-超聲檢驗設(shè)備的特性與認(rèn)證-第2部分：探頭》和EN 12668-3-2000 《無損檢測-超聲檢驗設(shè)備的特性與認(rèn)證-第3部分：綜合設(shè)備》的要求，這是常規(guī)超聲檢測儀器和探頭從購買時的質(zhì)量檢測直至定期校驗的一套完整標(biāo)準(zhǔn)。其中，標(biāo)準(zhǔn)EN 12668-1-2000(GB/T 27664-1-2011修改采用)要求每12個月檢驗的項目有發(fā)射電壓、脈沖上升時間、放大器頻率響應(yīng)、靈敏度和信噪比、衰減器精度、幅度線性和時基線性等，EN 12668-3-2000(GB/T 27664-3-2011修改采用)要求進(jìn)行周期校驗的項目有每周測試時基線性、增益線性、靈敏度和信噪比、脈沖寬度等。

最新修訂的標(biāo)準(zhǔn)ISO 10863:2020要求TOFD儀器符合標(biāo)準(zhǔn)ISO 22232-1-2020 《無損檢測 超聲波檢測設(shè)備的特性和檢驗 第1部分：儀器》的要求。ISO 22232系列標(biāo)準(zhǔn)是新制定的常規(guī)超聲檢測儀器和探頭性能測試的標(biāo)準(zhǔn)，與EN 12668系列標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)內(nèi)容差異不大，未來也將被其他新制訂或修訂的超聲檢測國際標(biāo)準(zhǔn)采用。

標(biāo)準(zhǔn)ASTM E2373/E2373M-19要求每6個月對幅度顯示線性(垂直線性)和幅度控制線性(衰減器精度)進(jìn)行校驗，通?？梢圆捎脴?biāo)準(zhǔn)ASTM E317-2011對這些性能進(jìn)行測試。ASME標(biāo)準(zhǔn)要求每年對常規(guī)超聲檢測儀器進(jìn)行幅度顯示線性(垂直線性)和幅度控制線性(衰減器精度)校驗，對TOFD儀器未提出專門要求。這兩個標(biāo)準(zhǔn)均要求在峰值-20 dB水平下，探頭的脈沖持續(xù)時間不超過2個周期，探頭性能按標(biāo)準(zhǔn)ASTM E1065/E106M-2014 《評定超聲波探測裝置特性的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程》進(jìn)行測試。

標(biāo)準(zhǔn)GB/T 23902-2009與ISO 16828:2012幾乎相同，但缺少了儀器和探頭應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)EN 12668-1-2000、EN 12668-2-2000和EN 12668-3-2000這一要求，也未給出校準(zhǔn)和核查的要求。標(biāo)準(zhǔn)DL/T 1317-2014和DL/T 330-2010均要求TOFD檢測儀器符合標(biāo)準(zhǔn)JB/T 10061-1999 《A型脈沖反射式超聲探傷儀通用技術(shù)條件》的規(guī)定，并給出了部分參數(shù)的合格要求，同時要求探頭的脈沖持續(xù)時間不應(yīng)超過2個周期和兩個探頭中心頻率的一致性要求，并提出了編碼器的校驗要求

標(biāo)準(zhǔn)NB/T 47013.10-2015對儀器和探頭的要求最為全面，分為以下幾個層次。

(1)新購置的TOFD儀器和(或)探頭。要求有儀器和探頭產(chǎn)品質(zhì)量合格證明，其性能測試方法引用了標(biāo)準(zhǔn)GB/T 27664-2011。同時，要求測定的組合性能包括水平線性、垂直線性、靈敏度余量、組合頻率、-12 dB聲束擴(kuò)散角和信噪比，并給出了信噪比和-12 dB聲束擴(kuò)散角的測定方法，水平線性、垂直線性和靈敏度余量的測試方法則參照標(biāo)準(zhǔn)JB/T 9214-2010《無損檢測 A型脈沖反射式超聲檢測系統(tǒng)工作性能測試方法》的規(guī)定，組合頻率的測試方法參照 JB/T 10062-1999《超聲探傷用探頭性能測試方法》的規(guī)定。

(2)校準(zhǔn)和核查。要求每年至少對檢測儀器和探頭組合性能中的水平線性、垂直線性、組合頻率、靈敏度余量以及儀器的衰減器精度進(jìn)行一次校準(zhǔn)。

(3)運(yùn)行核查。要求每隔 6個月至少對儀器和探頭組合性能中的水平線性和垂直線性進(jìn)行一次運(yùn)行核查。每隔6個月至少采用對比試塊測定設(shè)備是否能夠清楚地顯示和測量其中的反射體。

(4)檢查。每次檢測前應(yīng)測定和記錄探頭前沿、超聲波在探頭楔塊中的傳播時間及-12 dB 聲束擴(kuò)散角；每次檢測前應(yīng)對位置傳感器進(jìn)行檢查。

綜合來看，各標(biāo)準(zhǔn)均未對TOFD檢測系統(tǒng)提出與常規(guī)超聲儀器不同的校準(zhǔn)要求，NB/T 47013.10-2015標(biāo)準(zhǔn)中對聲束擴(kuò)散角提出了專門的檢查要求。

3.2 TOFD檢測系統(tǒng)性能測試標(biāo)準(zhǔn)

由于TOFD檢測儀器和探頭的基本結(jié)構(gòu)和組成與常規(guī)超聲儀器和探頭沒有差異，國際上沒有針對TOFD儀器性能評價的專用標(biāo)準(zhǔn)，而國內(nèi)雖然有一份衍射時差法超聲探傷儀校準(zhǔn)規(guī)范(JJF 1447-2014 《衍射時差法超聲探傷儀校準(zhǔn)規(guī)范》)，但各TOFD檢測標(biāo)準(zhǔn)并沒有要求采用這份校準(zhǔn)規(guī)范來對儀器進(jìn)行定期校準(zhǔn)。

標(biāo)準(zhǔn)JJF 1447-2014規(guī)定的校準(zhǔn)項目和合格要求有：① 接收器帶寬一般為探頭-6 dB帶寬的0.5～2倍；② 發(fā)射脈沖上升時間一般小于可能使用的最大探頭標(biāo)稱頻率所對應(yīng)周期的0.25倍；③ 上表面盲區(qū)應(yīng)滿足廠家提出的技術(shù)要求；④ 缺陷深度、高度及長度測量誤差應(yīng)滿足廠家提出的技術(shù)要求。

上述校準(zhǔn)項目與常規(guī)超聲儀器的校準(zhǔn)要求差異較大，其中，接收器帶寬與探頭帶寬相關(guān)聯(lián)，且允許范圍是一個較為寬泛的范圍，通常在出廠時進(jìn)行測試，定期校準(zhǔn)的意義不大。發(fā)射脈沖上升時間是一項與發(fā)射頻率相關(guān)的參數(shù)，間接影響到探頭發(fā)射的超聲波頻率。上表面盲區(qū)是一項與探頭的聲束擴(kuò)散角和兩探頭間距相關(guān)的參數(shù)，與儀器的關(guān)聯(lián)度并不大，而且是針對每個檢測對象在制定檢測工藝前需要確定的參數(shù)，作為儀器的校準(zhǔn)項目也不是很恰當(dāng)。缺陷深度、高度及長度測量誤差則與儀器線性和數(shù)字化采樣率關(guān)系密切，由于算法簡單，通常使用軟件進(jìn)行最初的確認(rèn)即可。參考國內(nèi)外檢測標(biāo)準(zhǔn)的要求，不建議將JJF 1447-2014標(biāo)準(zhǔn)用于TOFD儀器的校準(zhǔn)。

由聲TOFD檢測標(biāo)準(zhǔn)中的校準(zhǔn)與核查要求來看，各標(biāo)準(zhǔn)基本采用了常規(guī)超聲檢測儀器的測試標(biāo)準(zhǔn)作為參考，參考的標(biāo)準(zhǔn)包括ISO 22232系列、EN 12668 (GB/T 27664修改采用)系列、ASTM E317-2011和國內(nèi)的JB/T 9214-2010等，這幾份標(biāo)準(zhǔn)在參數(shù)定義和測試方法上均有一定的差異。

3.3 TOFD檢測儀器設(shè)備認(rèn)可要求建議

根據(jù)前面的分析，對TOFD檢測儀器和探頭的建議要求如下。

(1)對于新采購TOFD儀器，要求廠商提供符合標(biāo)準(zhǔn)ISO 22232-1-2020，EN 12668-1-2000，GB/T 27664-1-2011或JB/T 10061-1999的測試報告。新采購的TOFD探頭應(yīng)要求廠商提供符合ISO 22232-2-2020、EN 12668-2-2000 、GB/T 27664-2-2011或JB/T 12466-2015《無損檢測 超聲探頭通用規(guī)范機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)》等標(biāo)準(zhǔn)之一的測試報告。測試報告中儀器的發(fā)射脈沖上升時間、時基線性、幅度線性(垂直線性)、幅度控制線性(衰減器精度)、探頭頻率和帶寬、探頭脈沖持續(xù)時間、擴(kuò)散角等參數(shù)應(yīng)符合相應(yīng)檢測標(biāo)準(zhǔn)的要求。

(2)TOFD檢測儀器和探頭在投入使用前和投入使用后的每年，應(yīng)按ISO 22232-3-2020，EN 12668-3-2000，GB/T 27664-3-2011，ASTM E317-2011或JB/T 9214-2010等標(biāo)準(zhǔn)之一對水平線性、垂直線性、衰減器精度和靈敏度進(jìn)行校準(zhǔn)或核查，并對探頭的擴(kuò)散角進(jìn)行核查。

(3)每6個月至少對探頭的擴(kuò)散角進(jìn)行一次核查。

(4)每次檢測前應(yīng)測定和記錄探頭前沿、超聲波在探頭楔塊中的傳播時間和上、下表面盲區(qū)，還應(yīng)對編碼器進(jìn)行檢查。

4 檢測過程控制要點(diǎn)

TOFD檢測不是一個基于幅度響應(yīng)的超聲檢測技術(shù)，但需要足夠的靈敏度以使待檢測的缺陷能夠被識別。TOFD檢測的一個弱點(diǎn)是檢測面和底面附近存在盲區(qū)，為了確保聲束覆蓋檢測區(qū)域，必須在確定檢測工藝時考慮這一因素。探頭選擇和探頭配置很大程度上決定著TOFD檢測技術(shù)的整體精度、信噪比和覆蓋區(qū)域。進(jìn)行儀器設(shè)置是為了確保足夠的系統(tǒng)增益和信噪比，以便發(fā)現(xiàn)所關(guān)注的衍射信號，確保分辨力可接受、聲束能夠覆蓋所關(guān)注的區(qū)域以及系統(tǒng)動態(tài)范圍的有效使用。TOFD檢測過程和現(xiàn)場評審中有以下幾點(diǎn)需要重點(diǎn)關(guān)注。

4.1 檢測區(qū)域覆蓋

根據(jù)任務(wù)要求的檢測區(qū)域和檢測級別，首先通過選擇探頭角度、測定探頭前沿及聲束擴(kuò)散角來確定探頭組合和間距，并根據(jù)厚度決定是否需要分區(qū)檢測。然后進(jìn)行上下面盲區(qū)的確認(rèn)，以決定是否需要補(bǔ)充超聲橫波檢測，或偏置非平行掃查。

4.2 數(shù)據(jù)采樣間距

進(jìn)行TOFD掃查時，沿掃查方向的數(shù)據(jù)采樣間距在各標(biāo)準(zhǔn)中有的明確規(guī)定。

4.3 儀器設(shè)置和驗證

(1)靈敏度。TOFD檢測不是基于幅度對缺陷進(jìn)行當(dāng)量評定的檢測技術(shù)，TOFD檢測靈敏度的設(shè)置方式也與常規(guī)超聲不同，不是以人工缺陷的幅度作為基準(zhǔn)。靈敏度的設(shè)置只是為了保證信號幅度在一定范圍內(nèi)，并具有較高的信噪比。通常要求直通波高度為滿刻度的40%90%，或在底波80%的基礎(chǔ)上再增益20 dB32 dB，或噪聲在滿刻度的5%10%。有時標(biāo)準(zhǔn)會要求在試塊上驗證探頭指定區(qū)域缺陷的檢出性。

(2)深度校準(zhǔn)。TOFD檢測中，探頭接收的信號到達(dá)時間與反射體的深度并不是線性關(guān)系，反射體的深度是在假定信號位于兩探頭中心的正下方的情況下，依據(jù)已知的聲速和信號與直通波的時間差由軟件自動計算得到的。因此，如同常規(guī)超聲進(jìn)行聲速校正，TOFD檢測也需利用試塊中的人工孔校正儀器給出的深度值。

4.4 結(jié)果的解釋與評價

TOFD檢測數(shù)據(jù)呈現(xiàn)為以兩探頭間聲傳播時間為縱軸，探頭沿平行于焊縫軸線移動距離為橫軸，以接收信號幅度為像素灰度的2維圖像。檢測人員依據(jù)圖像發(fā)現(xiàn)缺陷并測量缺陷的長度、深度和高度。因此圖像的質(zhì)量是缺陷評價正確性的前提，在評定缺陷之前，首先要對圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)有效性評價，判斷是否存在耦合不良、數(shù)據(jù)采集、靈敏度設(shè)置、時基設(shè)置等因素導(dǎo)致的偏差。需要技術(shù)熟練和有經(jīng)驗的檢測人員對圖像質(zhì)量進(jìn)行評估，確定是否需要重新掃查。在評估之后，識別相關(guān)顯示，對相關(guān)不連續(xù)進(jìn)行分類，確定不連續(xù)的位置，長度和高度。

由于TOFD檢測通常使用的非平行掃查是固定兩個探頭間距離并將其對稱于焊縫中心線布置的，但缺陷不一定出現(xiàn)在焊縫中心線處，可能導(dǎo)致缺陷定位存在誤差，因此，需通過改變頻率掃查、減小探頭角度掃查、改變探頭間距掃查、增加偏置非平行掃查等方式對發(fā)現(xiàn)的不連續(xù)顯示進(jìn)行詳細(xì)分析。

4.5 測量不確定度

標(biāo)準(zhǔn)CNAS-CL01：2018 《檢測和校準(zhǔn)實驗室能力認(rèn)可準(zhǔn)則》的7.8.3.1節(jié)規(guī)定，在測量不確定度與檢測結(jié)果的有效性或應(yīng)用相關(guān)時、客戶有要求時、測量不確定度影響與規(guī)范限的符合性時，需在報告中給出測量不確定度。標(biāo)準(zhǔn)CNAS-CL01-G003:2018《測量不確定度的要求》的7.1節(jié)規(guī)定，檢測實驗室應(yīng)分析測量不確定度對檢測結(jié)果的貢獻(xiàn)，應(yīng)評定每一項用數(shù)值表示的測量結(jié)果的測量不確定度。且注2中規(guī)定，對一特定方法，如果已確定并驗證了結(jié)果的測量不確定度，實驗室只要能證明已識別的關(guān)鍵影響因素受控，則不需要評定每個結(jié)果的測量不確定度。

常規(guī)超聲檢測會將測得的缺陷幅度或當(dāng)量尺寸、缺陷長度等作為合格評定依據(jù)，但由于超聲檢測不確定因素較多，人為操作的不確定度可能占據(jù)主要因素，且受到被檢缺陷自身形狀和性質(zhì)等未知因素的影響，這些因素導(dǎo)致的測得的缺陷尺寸與實際尺寸之間的差異較大，往往大過可評估的測量不確定度。因此，超聲檢測報告通常并不要求指出測量不確定度。TOFD檢測的主要目的是確定缺陷的自身高度和長度，在可以獲得缺陷端部衍射信號的情況下，TOFD檢測可較穩(wěn)定地測得缺陷高度和長度，但仍受到缺陷自身形狀和取向的不確定性的影響。標(biāo)準(zhǔn)GB/T 23902-2009 給出了由橫向位置誤差、定時誤差、聲速誤差、探頭間距誤差引起缺陷深度測量誤差的計算公式，可以作為評估測量不確定度的參考。建議實驗室建立TOFD檢測測量不確定度的評估程序并進(jìn)行初始評估，在客戶要求時，可給出測量不確定度評估結(jié)果，并聲明不確定因素。

5 質(zhì)量控制要求

檢測實驗室對檢測工作的質(zhì)量控制分為外部質(zhì)量控制和內(nèi)部質(zhì)量控制。關(guān)于外部質(zhì)量控制，目前標(biāo)準(zhǔn)CNAS-RL02：2018 《能力驗證規(guī)則》僅要求無損檢測領(lǐng)域的實驗室每2 年參加一次能力驗證，并未具體規(guī)定檢測方法。從TOFD檢測方法特殊性的角度考慮，筆者認(rèn)為盡可能利用各種質(zhì)量控制手段進(jìn)行監(jiān)控是十分必要的。由于TOFD檢測是一種超聲檢測技術(shù)，通常用于焊縫常規(guī)超聲檢測的樣品，大多也適合于TOFD檢測，二者差異在于缺陷評定。TOFD不能給出缺陷回波當(dāng)量，但可以進(jìn)行缺陷自身高度的評定。目前，上海材料研究所機(jī)械工業(yè)無損檢測中心已在CNAS官網(wǎng)公布的2020年能力驗證計劃中提供鋼焊縫TOFD能力驗證項目，但作為新開發(fā)的項目，參加的實驗室還不多，尚需進(jìn)一步積累經(jīng)驗，逐步完善。

就目前的情況而言，筆者建議申請和獲得TOFD檢測能力的實驗室盡可能參加為該技術(shù)設(shè)立的能力驗證項目，或者至少用TOFD檢測技術(shù)參加過焊縫超聲檢測關(guān)于缺陷位置和長度的能力驗證并得到滿意的結(jié)果。

關(guān)于內(nèi)部質(zhì)量控制方法，可在CNAS-CL01:2018標(biāo)準(zhǔn)第7.7.1條規(guī)定的質(zhì)量監(jiān)控方式中進(jìn)行選擇。例如測量和檢測設(shè)備的功能核查、使用相同或不同方法進(jìn)行重復(fù)檢測、審查報告的結(jié)果、實驗室內(nèi)比對、盲樣測試等。

6 結(jié)語

分析了國內(nèi)外TOFD檢測技術(shù)相關(guān)檢測標(biāo)準(zhǔn)、儀器設(shè)備性能測試標(biāo)準(zhǔn)以及各標(biāo)準(zhǔn)方法的國內(nèi)認(rèn)可現(xiàn)狀，根據(jù)TOFD檢測技術(shù)特點(diǎn)，提出了對實驗室TOFD檢測能力認(rèn)可的一些建議。這些建議的合理性和適用性，還需經(jīng)過行業(yè)內(nèi)進(jìn)一步的討論和驗證。