TOFD技術(shù)在承壓設(shè)備無損檢測(cè)中的運(yùn)用

王琨博（新疆特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院， 新疆 烏魯木齊 830011）

TOFD技術(shù)在承壓設(shè)備無損檢測(cè)中的運(yùn)用

王琨博（新疆特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院， 新疆 烏魯木齊 830011）

本文主要討論了TOFD技術(shù)在承壓設(shè)備無損檢測(cè)中的應(yīng)用情況，以求為設(shè)備檢測(cè)提供理論支撐。首先分析了TOFD技術(shù)的定義與優(yōu)點(diǎn)，再根據(jù)無損檢測(cè)的特點(diǎn)，對(duì)TOFD技術(shù)的應(yīng)用情況進(jìn)行討論。從應(yīng)用效果來看，在設(shè)備無損檢測(cè)中應(yīng)用TOFD技術(shù)，有利于進(jìn)一步提高設(shè)備檢測(cè)能力，具有良好的使用價(jià)值。對(duì)相關(guān)工作人員而言，在應(yīng)用過程中，需要正確認(rèn)識(shí)本企業(yè)設(shè)備檢測(cè)的要求，不斷嘗試多種技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用，以獲得更好的設(shè)備檢測(cè)效果。

TOFD技術(shù)；設(shè)備檢測(cè)；無損檢測(cè)

0　TOFD技術(shù)概述

（1）TOFD技術(shù)定義 1977年，英國(guó)科學(xué)家根據(jù)超聲波衍射現(xiàn)象，提出TOFD技術(shù)，并逐漸演化為衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)技術(shù)。該檢測(cè)方法的檢測(cè)原理為：當(dāng)檢測(cè)物的孔或障礙物尺寸與波長(zhǎng)接近或比其小時(shí)，衍射現(xiàn)象產(chǎn)生。在此基礎(chǔ)上，當(dāng)超聲波作用于裂紋缺陷時(shí)，衍射波在紋縫隙、端角處發(fā)生疊加，產(chǎn)生衍射波，然后探頭接收檢測(cè)衍射波，以此判定缺陷的深度、大小。

與傳統(tǒng)技術(shù)相比，TOFD技術(shù)可采用接受探頭、反射探頭雙頭模式，在檢測(cè)過程中，通過數(shù)字式超聲波檢測(cè)儀，在檢測(cè)縫兩側(cè)放置探頭，保證探頭能有效覆蓋檢測(cè)區(qū)域。之后，脈沖發(fā)生裝置發(fā)射超聲波脈沖，進(jìn)入被檢測(cè)縫斷面。當(dāng)脈沖遇到缺陷，會(huì)產(chǎn)生衍射波、反射波，此時(shí)，探頭就能接收到兩波，并依靠計(jì)算機(jī)分析處理信號(hào)，顯示缺陷的高度、位置，為故障處理提供數(shù)據(jù)支撐。

（2）TOFD技術(shù)優(yōu)點(diǎn) 當(dāng)前TOFD技術(shù)主要被應(yīng)用在裂紋擴(kuò)展監(jiān)視、工件內(nèi)部檢測(cè)中，其能快速的定量缺陷，誤差小于1mm，能檢測(cè)裂紋增長(zhǎng)情況。其技術(shù)優(yōu)點(diǎn)主要包括：①能精準(zhǔn)定位故障位置，并且通過計(jì)算機(jī)，永久保存檢測(cè)數(shù)據(jù)，為設(shè)備未來檢測(cè)維修提供數(shù)據(jù)支撐；②能實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)，有利于快速對(duì)比多次檢測(cè)數(shù)據(jù)；③所需要的成本低，基本對(duì)人體無影響，能進(jìn)行交叉作業(yè)；④穿透性好，能檢測(cè)管道焊接效果等，且工作強(qiáng)度低，應(yīng)用效果好；⑤檢測(cè)過程簡(jiǎn)單、快捷，一個(gè)人就可以完成整個(gè)檢測(cè)。

1　TOFD技術(shù)在承壓設(shè)備無損檢測(cè)中的實(shí)際應(yīng)用

TOFD技術(shù)在承壓設(shè)備無損檢測(cè)中的應(yīng)用效果良好，以表格的形式簡(jiǎn)單討論其應(yīng)用情況，具體資料見表1。

表1　TOFD技術(shù)在承壓設(shè)備無損檢測(cè)中的應(yīng)用范圍

（1）檢測(cè)準(zhǔn)備工作 在對(duì)承壓設(shè)備進(jìn)行無損檢測(cè)前，要根據(jù)檢測(cè)對(duì)象選擇檢測(cè)設(shè)備，并根據(jù)質(zhì)量控制要求確定相關(guān)參數(shù)。在應(yīng)用TOFD技術(shù)之前，需要調(diào)整設(shè)備精準(zhǔn)度的數(shù)據(jù)，包括設(shè)置探頭中心距、探頭搜索頻率等。對(duì)于壁薄承壓設(shè)備，可采用大頻率檢測(cè)探頭，低波信號(hào)與直通波信號(hào)之間要保持20個(gè)周期上的時(shí)間差；在厚壁承壓設(shè)備檢測(cè)中，可使用低頻率探頭，先將探頭設(shè)置在設(shè)備下方表面處，兩個(gè)探頭之間保持20%以內(nèi)的中心頻率差，保證探頭信號(hào)能完全覆蓋整個(gè)設(shè)備。由于檢測(cè)靈敏度直接影響檢測(cè)增益值情況，在檢測(cè)之前還要適當(dāng)調(diào)整TOFD儀器靈敏度，一般情況下，結(jié)合檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行靈敏度設(shè)置的相關(guān)要求，如直筒波波幅設(shè)為滿屏的40%。同時(shí)，也可以結(jié)合掃描數(shù)量、脈沖重復(fù)頻率等進(jìn)行參數(shù)確定設(shè)置，確保能獲得準(zhǔn)確的TOFD圖形。

（2）缺陷定位 承壓設(shè)備經(jīng)過長(zhǎng)期使用后，受多種因素影響，會(huì)出現(xiàn)不同程度缺陷。以埋地壓力管道為例，其在經(jīng)過長(zhǎng)期使用后，就會(huì)出現(xiàn)外力破壞、內(nèi)蝕裂縫等。在無損檢測(cè)中，可通過TOFD技術(shù)，對(duì)缺陷的長(zhǎng)度、位置等進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)不同類型缺陷的衍射信號(hào)進(jìn)行辨認(rèn)。例如，若在檢測(cè)過程中出現(xiàn)底波中斷通過耦合損失校正或向傳播時(shí)間較長(zhǎng)的方向移動(dòng)的現(xiàn)象，就可以判斷設(shè)備出現(xiàn)地面開口型缺陷；或設(shè)備下端部衍射波中出現(xiàn)少量減弱信號(hào)，并通過耦合損失得到矯正，就可以判斷設(shè)備故障為表面開口型缺陷。在檢測(cè)過程中，可以用TOFD技術(shù)多次掃描設(shè)備，并做好標(biāo)記，獲得全面的設(shè)備故障信息。

（3）盲區(qū)補(bǔ)充檢測(cè) 在檢測(cè)過程中，盲區(qū)補(bǔ)充檢測(cè)一直是其中的重點(diǎn)問題。以表面盲區(qū)為例，其主要分為下表盲區(qū)與上表盲區(qū)。其中，通過直通波信號(hào)能直接檢測(cè)上表面盲區(qū)，若在檢測(cè)中，缺陷信號(hào)隱藏在直通波信號(hào)中，那么計(jì)算機(jī)便無法接收信號(hào)，進(jìn)而影響信號(hào)分析能力。在正常檢測(cè)中，在對(duì)工件焊縫檢測(cè)中（主要指長(zhǎng)度小于等于50mm焊縫），其上表面盲區(qū)約為檢測(cè)厚度的20%～23%。因此，在盲區(qū)補(bǔ)充檢測(cè)中，要對(duì)檢測(cè)地點(diǎn)進(jìn)行反復(fù)檢測(cè)，提高檢測(cè)準(zhǔn)確率。檢測(cè)過程中，衍射波信號(hào)發(fā)送到探頭上，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，在計(jì)算機(jī)中形成TOFD圖像，結(jié)合圖像分析確定設(shè)備缺陷。

2　結(jié)語

通過TOFD技術(shù)在承壓設(shè)備無損檢測(cè)中的應(yīng)用介紹，技術(shù)人員在檢測(cè)過程中需要正確認(rèn)識(shí)TOFD技術(shù)的基本操作內(nèi)容與范圍，同時(shí)結(jié)合本企業(yè)承壓設(shè)備檢測(cè)實(shí)際要求，優(yōu)化檢測(cè)方式，以便獲得更好的檢測(cè)效果，為提升企業(yè)生產(chǎn)能力奠定基礎(chǔ)。

［1］桂丹，楊興征.特種設(shè)備無損檢測(cè)新技術(shù)的應(yīng)用［J］.河南科技，2013，（11）：152-153.

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