脈沖反射法和衍射時差組合法在環(huán)向?qū)雍缚p檢測中的應(yīng)用

田國良,孫　磊

(1.葫蘆島市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)所, 葫蘆島 125001;2.安徽津利能源科技發(fā)展有限責(zé)任公司, 合肥 231281)

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脈沖反射法和衍射時差組合法在環(huán)向?qū)雍缚p檢測中的應(yīng)用

田國良1,孫磊2

(1.葫蘆島市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)所, 葫蘆島 125001;2.安徽津利能源科技發(fā)展有限責(zé)任公司, 合肥 231281)

摘要：分析了脈沖反射法(PE)和超聲波衍射時差法(TOFD)組合檢測方法的特點(diǎn)和原理，介紹了PE和TOFD組合檢測方法在環(huán)向?qū)雍缚p檢測中的應(yīng)用。通過多種檢測方法對預(yù)制缺陷進(jìn)行檢測和分析，發(fā)現(xiàn)該組合檢測技術(shù)不僅能合理地分析評定缺陷，又能極大地提高檢測效率。PE和TOFD檢測技術(shù)的組合應(yīng)用，不僅能控制產(chǎn)品質(zhì)量，又能保證缺陷檢出率和檢出效果。

關(guān)鍵詞：脈沖反射法;衍射時差法;組合檢測技術(shù);環(huán)向?qū)雍缚p;預(yù)制缺陷

超聲波衍射時差法(Time of Flight Diffraction, TOFD)自1975年在英國問世以來，受到人們的普遍重視,并將其應(yīng)用于焊縫的檢測中。近年來， TOFD檢測方法在我國石化、電力及特種設(shè)備等行業(yè)已經(jīng)普遍應(yīng)用。TOFD方法的優(yōu)勢是測量缺陷的高度，為斷裂力學(xué) “工程臨界分析”[1](Engineering Critical Assessment, ECA)的評判提供關(guān)鍵性指標(biāo)，但實(shí)際應(yīng)用中也暴露出很多不足：① 在工件上下表面存在檢測盲區(qū)。② 檢測效率低。

TOFD方法有平行掃查和非平行掃查兩種方式，平行掃查檢測效率極低，但定量精度高;非平行掃查檢測速度快，但不能判定缺陷在焊縫的哪一側(cè)，定位困難，有時需要進(jìn)行多次掃查才能確定缺陷的位置，檢測效率低，檢測中常采用非平行掃查方式。

TOFD方法基于非幅度法進(jìn)行檢測，對缺陷的檢出率遠(yuǎn)高于手動超聲波檢測、自動超聲波檢測及射線檢測等檢測方法。其可以檢出不同大小的缺陷，但增加了缺陷評定的難度，如果控制不好返修率相當(dāng)高，甚至有的缺陷返修后檢測不出。

因此，必須采用合理的方法與TOFD方法組合使用才能體現(xiàn)出TOFD方法的特點(diǎn)，也就是說采用幅度法與非幅度法組合檢測環(huán)向?qū)雍缚p有著十分重要的意義。

1組合檢測方法

1.1組合檢測方法的概念

組合檢測方法是指組合使用幅度法與非幅度法對環(huán)向?qū)雍缚p進(jìn)行檢測的方法。幅度法就是超聲脈沖反射法(Pulse-echo, PE)。PE方法包括相控陣超聲檢測(Phased Array Ultrasonic Testing, PAUT)和手動超聲檢測(Manual Ultrasonic Testing, MUT)。非幅度法就是TOFD方法，是利用缺陷尖端衍射的低幅度縱波進(jìn)行檢測和測定反射體尺寸的一種特殊的檢測方法。

1.2幅度法和非幅度法組合檢測方法的特點(diǎn)組合檢測方法中的PE是以PAUT技術(shù)為主。PE和TOFD組合有兩種方式，第一種方式是PAUT方法中的線形掃描與TOFD方法組合，就是常說的全自動相控陣超聲檢測技術(shù)(Automatic Ultrasonic Testing, AUT)，該組合方式主要用于檢測油氣長輸管道環(huán)向?qū)雍缚p；第二種方式是PAUT方法中的扇形掃描與TOFD方法組合，就是多組掃查全自動相控陣超聲檢測技術(shù)(Multiple Group Automatic Ultrasonic Testing, MGAUT)。該組合方式主要用于檢測鍋爐、壓力容器及管道等的環(huán)向?qū)雍缚p。

PE和TOFD組合方法采用線性掃查方式，如圖1所示。該掃查方式可借助于裝有探頭的機(jī)械掃查器沿著精確定位的軌道滑動來完成，也可采用手動方式推動掃查器完成。其具有檢測速度快、勞動強(qiáng)度低和檢測效率高的優(yōu)點(diǎn)。

圖1　線性掃查方式示意

PE和TOFD組合應(yīng)用能彌補(bǔ)TOFD方法的不足,能解決TOFD的盲區(qū)、缺陷定位及缺陷評定困難的問題。PE和TOFD組合方法以圖像的形式顯示檢測結(jié)果，即采用A掃描、B掃描及TOFD等三種顯示方式，且可在同一個界面上顯示，并能實(shí)時分析檢測結(jié)果。

2實(shí)際應(yīng)用

2.1采用線形掃描與TOFD方法組合應(yīng)用

2.1.1AUT的概念

所謂AUT就是將焊縫沿厚度方向分成若干個區(qū)，每個區(qū)用一對或兩對聚焦聲束檢測，同時還采用非聚焦聲束檢測，因此要求檢測系統(tǒng)是多通道；檢測結(jié)果以圖像形式顯示，分為A掃描(也叫帶狀圖)、B掃描及TOFD三種顯示方式；掃查器在管道環(huán)向自動掃查、自動聲耦合，即可對整個焊縫厚度方向的分區(qū)進(jìn)行全面檢測，自動將檢測結(jié)果和聲耦合顯示在圖像上。

2.1.2AUT應(yīng)用示例

現(xiàn)以規(guī)格為φ1 016 mm×21 mm的管子焊縫內(nèi)預(yù)制表面開口裂紋、坡口未熔合、根部未焊透及層間未熔合缺陷為例，分別采用AUT、MUT及射線檢測(Radiographic Testing, RT)對該焊縫進(jìn)行對比檢測，以驗(yàn)證AUT的合理性。

(1) 表面開口裂紋缺陷與解剖驗(yàn)證

表面開口裂紋缺陷見圖2，裂紋規(guī)格為30 mm×0.3 mm×5 mm,缺陷長度誤差為±5 mm,深度誤差為±1 mm,自身高度誤差為±1 mm。AUT方法檢測示意見圖3(采用2個線性相控陣探頭，參數(shù)為7.5 MHz、60個晶片，p=1 mm，e=0.9 mm，以下同。其中p為相鄰兩個晶片中心線之間的距離;e為晶片寬度)，MUT(探頭參數(shù)為:頻率2.5 MHz，K=2，探頭規(guī)格10 mm×10 mm，前沿10.5 mm，以下同)、RT及解剖試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

圖2　表面開口裂紋缺陷示意

表面開口裂紋缺陷解剖實(shí)測自身高度為5.0 mm，寬度為0.1 mm。AUT在TOFD通道和表面B掃描通道中有裂紋缺陷顯示。按TOFD測量其深度為5.09 mm，長度為35.3 mm。按B掃描測量其深度為4.3 mm，長度為33 mm，幅度為75.7%。MUT方法測得其長度為30 mm，深度為0 mm，幅度為SL+4.3 dB。射線檢測測得缺陷長度為34 mm。檢測結(jié)果分析如下:

① AUT、MUT和RT三種檢測方法均能檢測出表面開口裂紋缺陷。

② 從解剖圖看，表面開口裂紋缺陷應(yīng)使AUT中TOFD通道的直通波斷開，而事實(shí)上未斷開，緊靠近直通波處有弱顯示，說明TOFD技術(shù)存在“透聲”現(xiàn)象。故借助于B掃描通道計算出缺陷自身高度為4.3 mm。

圖3　AUT方法檢測表面開口裂紋缺陷示意

圖4　表面開口裂紋缺陷的MUT、RT及解剖結(jié)果

③ 在焊縫的上游端和下游端體積通道上均有顯示，且焊縫表面余高圖像有明顯的斷開，說明該缺陷位于焊縫中心附近、靠近焊縫表面，再結(jié)合該缺陷的深度，可估判該缺陷為表面開口裂紋。

④ 在TOFD通道中表面開口裂紋缺陷存在透聲現(xiàn)象，無法測量自身高度，按JB/T 4730.10-2010[2]評定為Ⅱ級。MUT測量結(jié)果按JB/T4730.3-2005[3]評定為Ⅰ級。AUT中B掃描測量結(jié)果按SY/T0327-2003[4]評定為不合格。MUT幅度較低，這是因?yàn)镸UT采用一種角度的聲束進(jìn)行檢測，而AUT使用A掃描、B掃描和TOFD檢測三種方法，并且采用不同角度聲束檢測表面開口裂紋缺陷。

⑤ 若按TOFD方法對表面開口裂紋缺陷的評定是允許的，但就其性質(zhì)而言是絕對不允許的。由此可見，對該缺陷的評定PE方法更合理，TOFD方法可能會產(chǎn)生誤評的現(xiàn)象。

(2) 填充區(qū)坡口未熔合缺陷與解剖驗(yàn)證

填充區(qū)坡口未溶合缺陷示意見圖5，AUT檢測結(jié)果見圖6，MUT、RT及解剖試驗(yàn)結(jié)果見圖7。缺陷尺寸為30 mm×3 mm×4 mm。

圖5　填充區(qū)坡口未熔合缺陷示意

從解剖圖可見，該填充區(qū)坡口未熔合缺陷實(shí)測自身高度為3.8 mm。AUT在帶狀圖上測量其長度為27 mm，深度為2.94 mm，自身高度為5.88 mm，幅度為100%。在TOFD通道上測量其深度為5.1 mm，長度為29 mm，自身高度為4.28 mm。MUT方法測得其長度為23 mm，深度為6.3 mm，幅度為SL+0.2 dB。RT測得其長度為26 mm。檢測結(jié)果分析如下:

① AUT、MUT和RT三種檢測方法均能檢測出填充區(qū)坡口未熔合缺陷。

② 由解剖結(jié)果可得，采用TOFD方法測量缺陷自身高度的準(zhǔn)確性，遠(yuǎn)高于PE方法。

③ 該缺陷在上游端的帶狀圖和B掃描中有顯示，而在下游端帶狀圖中無顯示，說明該缺陷位于焊縫的上游端。在帶狀圖上顯示的時間門位置處于熔合線上，故可判定為填充區(qū)坡口未熔合缺陷。

圖6　AUT方法檢測填充區(qū)坡口未熔合缺陷示意

圖7　填充區(qū)坡口未熔合缺陷的MUT、RT及解剖結(jié)果

圖9　AUT方法檢測根部未焊透缺陷示意

④ 填充區(qū)坡口未熔合缺陷按JB/T 4730.10-2010評定為Ⅲ級,按SY/T 0327-2003評定為不合格。按JB/T 4730.3-2005評定為Ⅰ級。但MUT幅度很低，這是因?yàn)镸UT采用自發(fā)自收式的檢測方法，而AUT中采用串列式的檢測方法。

⑤ 對此類缺陷的評定要體現(xiàn)出TOFD測量缺陷自身高度的優(yōu)勢，這是PE方法和RT方法所不及的。

圖8　根部未焊透缺陷示意

(3) 根部未焊透缺陷與解剖驗(yàn)證

根部未焊透缺陷示意見圖8，AUT檢測示意見圖9,MUT和RT及解剖試驗(yàn)結(jié)果見圖10,根部未焊透缺陷尺寸為40 mm×2.5 mm×1.6 mm。

圖10　根部未焊透缺陷的MUT、RT及解剖結(jié)果

圖12　AUT方法檢測填充區(qū)層間未熔合示意

根部未焊透缺陷解剖實(shí)測自身高度為3.0 mm，寬度為0.3 mm。在AUT的A掃描和B掃描中有顯示，通過帶狀圖測量其長度為38 mm，深度為19.4 mm，缺陷自身高度為1.6 mm，幅度為100%,在TOFD通道中無顯示。MUT結(jié)果為缺陷長度為46 mm，深度為20.1 mm，幅度為SL+8.0 dB。RT測得其長度為38 mm。檢測結(jié)果分析如下:

① AUT、MUT和RT三種檢測方法均能檢測出根部未焊透缺陷。

② 在AUT的TOFD通道上該缺陷未顯示，處于TOFD下表面盲區(qū)中，但從帶狀圖和B掃描圖像上看，該缺陷在根部各通道上對稱顯示，可判定該缺陷位于焊縫根部，且在帶狀圖中顯示的時間門位置處于焊縫中心線附近，進(jìn)而可估判該缺陷為根部未焊透。

③ 根部未焊透缺陷在TOFD通道中沒有顯示，按JB/T 4730.10-2010評定為Ⅰ級，在AUT的帶狀圖通道有顯示，其測量結(jié)果按SY/T 0327-2003評定為不合格。MUT按JB/T 4730.3-2005評定為Ⅲ級。由此可見，對該缺陷的評定PE方法比TOFD方法合理。

④ 由AUT結(jié)果看，一次掃查可以解決TOFD盲區(qū)需要補(bǔ)充檢測和缺陷定位困難的問題，又解決了缺陷評定困難的問題，加快了掃查速度，極大地提高了檢測效率。

(4) 填充區(qū)層間未熔合缺陷與解剖驗(yàn)證

填充區(qū)層間未熔合缺陷示意見圖11，AUT檢測方法見圖12，MUT、RT及解剖試驗(yàn)結(jié)果見圖13,缺陷尺寸為20 mm×1 mm×5 mm。

圖11　填充區(qū)層間未熔合缺陷示意

從解剖圖可見，層間未熔合缺陷實(shí)測自身高度為0.3 mm。AUT僅在TOFD通道上有顯示，測量其長度為30.2 mm，深度為12.76 mm。MUT方法測得其長度為22 mm，深度為13.5 mm，幅度為SL-6.3 dB。射線方法未檢測出層間未熔合缺陷。檢測結(jié)果分析如下:

① AUT和MUT均能檢測出填充區(qū)層間未熔合缺陷，而RT沒有檢測出。但MUT幅度很低，這是因?yàn)镸UT采用一種角度探頭檢測，受缺陷的方向影響嚴(yán)重。

圖13　填充區(qū)層間未熔合缺陷的MUT、RT及解剖結(jié)果

② 由于填充區(qū)層間未熔合缺陷自身高度很小(小于2 mm)，在TOFD通道上無法分辨該缺陷的上下兩個端點(diǎn)，即顯示為一條亮線，所以不能測量該缺陷的自身高度。

③ 該缺陷僅在AUT中TOFD通道上有顯示，而在帶狀圖和B掃描通道上沒有顯示。這是因?yàn)槿毕莸淖呦驅(qū)OFD方法沒有影響，但對PE方法影響較大。

④ 該缺陷只能判定為埋藏缺陷，按JB/T 4730.3-2005評定為Ⅰ級，按SY/T 0327-2003評定為合格,按JB/T 4730.10-2010評定為Ⅱ級。

⑤ 由實(shí)際經(jīng)驗(yàn)可知，層間未熔合缺陷在分層焊接中經(jīng)常出現(xiàn)，若按ECA評定其危害性很小，如返修基本上看不到該缺陷，必須找到合理的評定方法，才能避免不必要的返修。綜上所述，對此類缺陷的評定PE方法是最佳的方法。

2.2采用扇形掃描與TOFD方法組合應(yīng)用

2.2.1MG-AUT的概念

MG-AUT就是將焊縫沿厚度方向分成若干區(qū)，每個區(qū)用一對扇形掃描聲束檢測，且每個區(qū)均可制作距離-波幅曲線(Distance Amplitude Curve, DAC)，同時還采用TOFD聲束檢測，因此要求檢測系統(tǒng)是多通道；檢測結(jié)果以圖像形式顯示，采用主視圖、俯視圖及TOFD等顯示方式；掃查器平行于焊縫方向檢測時，即可對整個焊縫厚度方向的分區(qū)進(jìn)行全面檢測，并自動將檢測結(jié)果和聲耦合顯示在圖像上。

2.2.2MG-AUT應(yīng)用示例

現(xiàn)以1 000 mm×650 mm×132 mm的試件焊縫內(nèi)預(yù)制下表面裂紋、中間未焊透及上表面裂紋缺陷為例，分別采用MG-AUT、MUT及RT對該焊縫進(jìn)行對比檢測，以驗(yàn)證MG-AUT的先進(jìn)性及可靠性。

(1) 下表面裂紋缺陷

下表面裂紋缺陷示意見圖14，MG-AUT方法檢測見圖15(采用2個線性相控陣探頭，參數(shù)為5 MHz、32個晶片，p=0.5 mm，e=0.4 mm，一次激發(fā)32晶片，表面補(bǔ)償6 dB。3對TOFD探頭，頻率為5 MHz和2.5 MHz，直徑為6 mm，折射角度為70°、60°和45°，以下同)，MUT(按JB/T 4730.3-2005 B級要求檢測，探頭頻率為2.5 MHz，晶片尺寸為10 mm×16 mm，K值為1和1.5，前沿13 mm，表面補(bǔ)償4 dB,以下同)及RT檢測結(jié)果見圖16。下表面裂紋規(guī)格為33 mm×0.5 mm×9 mm。

圖14　下表面裂紋缺陷示意

圖15　MG-AUT方法檢測下表面裂紋示意

圖16　MUT和RT方法檢測下表面裂紋缺陷結(jié)果

檢測結(jié)果分析為:

在MG-AUT中的West-Group1通道、East-Group1通道(West通道和East通道代表焊縫兩側(cè)。Group1代表一次波檢測，扇形角度范圍為56°～71°。Group2代表二次波檢測，扇形角度范圍為38°～54°,以下同)和TOFD通道中均有下表面裂紋缺陷的顯示。

在West-Group1通道：測其長度為33 mm，深度為124.8 mm，幅度為DAC+13.7 dB，處于Ⅲ區(qū)。在Eest-Group1通道：測其長度為30 mm，深度為129.9 mm，幅度為DAC+14.2dB，處于Ⅲ區(qū)。在TOFD-132 mm-3通道：測量其長度為30 mm，深度為118.6 mm。

采用K1探頭從正面檢測：測量其長度為25 mm,深度為128 mm,幅度為SL+2 dB,位于Ⅱ區(qū)。采用K1.5探頭檢測：測量其長度為30 mm,深度為130 mm,幅度為SL+8 dB,位于Ⅱ區(qū)。 從反面檢測未發(fā)現(xiàn)該缺陷。

RT底片上顯示其長度為35 mm。

檢測結(jié)果分析如下:

① MG-AUT、MUT及RT三種檢測方法均能檢測出下表面裂紋缺陷。

② 下表面裂紋缺陷在TOFD-132 mm-3通道有一條亮線顯示，底面反射波沒有斷開，故可判定為內(nèi)部缺陷。在West-Group1通道和East-Group1通道上有顯示，位于焊縫下表面，在合成通道Overlap上顯示為V形，故可判定為下表面開口型缺陷，見圖17。在West-Group1通道測量該缺陷自身高度為11.2 mm，且距焊縫中心線為5.9 mm，說明該缺陷位于East探頭側(cè)。

圖17　在Overlap通道上顯示V形

③ MUT采用雙面四側(cè)掃查，兩種K值探頭，共計檢測8遍，勞動強(qiáng)度很大，檢測效率很低。而MG-AUT采用扇形掃描和TOFD進(jìn)行檢測，檢測一遍即可完成整個焊縫的掃查。

④ 對TOFD-132 mm-3通道測量結(jié)果，按JB/T 4730.10-2010評定為I級。對West-Group1和East-Group1通道測量的結(jié)果，按JB/T 4730.3-2005評定為Ⅲ級。對MUT測量結(jié)果，按JB/T 4730.3-2005評定為I級。這是因?yàn)镸G-AUT中的扇形掃描采用多種角度聲束進(jìn)行檢測。

⑤ 綜上所述，僅按TOFD通道對該缺陷進(jìn)行評定會造成誤判，只有將West通道、East通道與TOFD通道結(jié)合起來評定，才能判定該缺陷為下表面開口裂紋，不會造成誤判和漏評。由此可見，不論在缺陷的評定上還是在檢測效率上,MG-AUT技術(shù)都具有優(yōu)勢。

(2) 根部未焊透缺陷

根部未焊透缺陷示意見圖18，MG-AUT檢測示意見圖19，MUT及RT檢測結(jié)果見圖20。缺陷規(guī)格為70 mm×4 mm×8 mm。

圖18　根部未焊透缺陷示意

圖19　MG-AUT方法檢測根部未焊透缺陷

圖20　MUT和 RT方法檢測根部未焊透缺陷結(jié)果

檢測結(jié)果為:

在MG-AUT中的West-Group2通道、East-Group2通道和TOFD-132 mm-3通道中均有根部未焊透缺陷的顯示。

在West-Group2通道：測其長度為70 mm，深度為82.2 mm，自身高度為11.7 mm，距焊縫中心線為2.2 mm，幅度為DAC+0.5 dB，處于Ⅱ區(qū)。

在TOFD-132 mm-3通道：測量其長度為71.1 mm，深度為78.7 mm，自身高度為8.5 mm。

采用K1探頭從正面檢測：測量其長度為100 mm,深度為90 mm,幅度為SL+2 dB,位于Ⅱ區(qū)。采用K1.5探頭檢測：測量其長度為105 mm,深度為81 mm,幅度為SL+8dB,位于Ⅱ區(qū)。

采用K1探頭從反面檢測：測量其長度為95 mm,深度為55 mm,幅度為SL+4 dB,位于Ⅱ區(qū)。采用K1.5探頭檢測：測量其長度為98 mm,深度為57 mm,幅度為SL+2 dB,位于Ⅱ區(qū)。

RT底片上顯示其長度為75 mm。

檢測結(jié)果分析如下:

① MG-AUT、MUT及RT三種檢測方法均能檢測出根部未焊透缺陷。

② 在TOFD-132 mm-3通道上測量根部未焊透缺陷自身高度為8.5 mm。在West-Group2通道測量該缺陷自身高度為11.7 mm。說明TOFD測量缺陷自身高度比PE方法更準(zhǔn)確。

③ 該缺陷在West-Group2通道和East-Group2通道上顯示明顯，且來自于深度80 mm左右。在West-Group2通道測量缺陷距焊縫中心線為2.2 mm，說明該缺陷位于焊縫中心線附近。

④ 對TOFD-132 mm-3通道測量結(jié)果，按JB/T 4730.10-2010評定為Ⅲ級。對West-Group2通道測量的結(jié)果，按JB/T 4730.3-2005評定為Ⅱ級。對MUT測量結(jié)果，按JB/T 4730.3-2005評定為Ⅲ級。

⑤ 可見，對此類缺陷的評定，按TOFD方法評定是最科學(xué)、最合理的。

(3) 上表面裂紋缺陷

上表面裂紋缺陷示意見圖21，MG-AUT檢測結(jié)果見圖22，MUT及RT檢測結(jié)果見圖23。缺陷規(guī)格為33 mm×0.5 mm×9 mm。

圖21　上表面裂紋缺陷的示意

圖22　MG-AUT方法檢測上表面裂紋缺陷示意

圖23　 MUT和RT方法檢測上表面裂紋缺陷結(jié)果

檢測結(jié)果為:

在MG-AUT中的West-Group2通道、East-Group2通道和TOFD-132 mm-1通道中均有上表面裂紋缺陷的顯示。

在West-Group2通道：測其長度為33 mm，深度為3 mm，幅度為DAC+8.2dB,處于Ⅲ區(qū)。在TOFD-132 mm-1通道：測量其長度為34 mm，深度為0 mm，自身高度為9.8 mm。

從正面檢測未發(fā)現(xiàn)上表面裂紋缺陷。采用K1探頭從反面檢測：測量其長度為40 mm,深度為129 mm,幅度為SL+5 dB,位于Ⅱ區(qū)。采用K1.5探頭檢測：測量其長度為36 mm,深度為127 mm,幅度為SL+8 dB,位于Ⅱ區(qū)。

RT底片上顯示其長度為35 mm。

檢測結(jié)果分析如下:

① MG-AUT、MUT及RT三種檢測方法均能檢測出上表面裂紋缺陷。

② 在TOFD-132 mm-1通道上上表面裂紋缺陷顯示的直通波斷開，可判斷為表面開口缺陷，但不能判斷出該缺陷是來源于焊縫上還是母材上，以及位于焊縫哪一側(cè)。

③ 表面裂紋缺陷在West-Group2通道和East-Group2通道上有顯示，說明該缺陷位于焊縫中心附近；該缺陷深度為3 mm，來自于焊縫上表面。在West-Group2通道上測量該缺陷距焊縫中心線為11.3 mm，說明位于East探頭側(cè)。

④ 對TOFD-132 mm-1通道測量，按JB/T 4730.10-2010評定為Ⅲ級。對West-Group2通道測量的結(jié)果，按JB/T 4730.3-2005評定為Ⅲ級。對MUT測量結(jié)果，按JB/T 4730.3-2005評定為Ⅰ級。

3檢測方法對比

3.1TOFD方法優(yōu)缺點(diǎn)

3.1.1優(yōu)點(diǎn)

TOFD方法不受缺陷的走向影響，故檢出率較高。測量缺陷自身高度準(zhǔn)確可靠。表面直通波和底面反射波斷開或變形時，可判為開口形缺陷。

3.1.2缺點(diǎn)

TOFD方法在被檢件上下表面存在盲區(qū),存在“透聲”現(xiàn)象。采用非平行掃查時，無法確定缺陷位于焊縫的哪一側(cè)，給焊縫返修增加難度。

3.2PE方法的優(yōu)缺點(diǎn)

PE方法對缺陷的檢出無一漏檢。MUT采用單一角度的聲束檢測，PAUT采用多種角度的聲束檢測。但PE方法受缺陷的走向、缺陷的尺寸、聲束的角度及標(biāo)準(zhǔn)的閾值等影響，使得某些不合格缺陷未達(dá)到判廢要求。

3.3AUT和MG-AUT方法的優(yōu)缺點(diǎn)

3.3.1優(yōu)點(diǎn)

(1) 采用PA技術(shù)中線形掃描或扇形掃描與TOFD技術(shù)組合檢測焊縫。

(2) 容易判定缺陷的位置，并能估判缺陷的性質(zhì)。

(3) 采用PE方法與TOFD方法綜合評定缺陷，提高了評定缺陷的準(zhǔn)確性及檢測結(jié)論的科學(xué)合理性。

(4) 檢測速度快，效率高，降低了勞動強(qiáng)度。

3.3.2缺點(diǎn)

(1) 采用分區(qū)法進(jìn)行檢測，應(yīng)用的空間有限。AUT方法適用于母材厚度為6～50 mm環(huán)向焊縫的檢測，MG-AUT方法適用于母材厚度為12～150 mm環(huán)向焊縫的檢測。

(2) 調(diào)試復(fù)雜，對檢測人員素質(zhì)要求高。

3.4RT方法的優(yōu)缺點(diǎn)

RT方法對缺陷顯示直觀、容易定性。但限于檢測方法的局限性、射線束的角度以及缺陷的尺寸，RT方法無法檢出填充區(qū)層間未熔合缺陷。

4結(jié)語

從實(shí)際應(yīng)用看，每種檢測方法都有其局限性，如RT方法對線形和面積型缺陷不敏感，檢出率低；PE方法對體積型缺陷檢出率不高且受缺陷方向影響；TOFD方法存在檢測盲區(qū)、缺陷定位及評定困難等缺點(diǎn)。只有將PE方法和TOFD方法組合應(yīng)用才能合理地分析評定缺陷和減少不必要的返修，同時又能極大地提高檢測效率。

綜上所述，采用AUT、MG-AUT方法明顯優(yōu)于單獨(dú)使用PE檢測方法或TOFD檢測方法。因此，使用AUT、MG-AUT方法，能保證工件環(huán)向?qū)雍缚p的缺陷檢出率和檢出效果。

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Combination of Pulse-echo and TOFD Techniques in Circumferential Butt Weld Inspection

TIAN Guo-liang1, SUN Lei2

(1.Huludao Special Equipment Supervision and Inspection Institute, Huludao 125001, China;2.Anhui Jinli Energy Technology Development Co., Ltd., Hefei 231281, China)

Abstract：The characteristics and theory of combination of pulse-echo (PE) and time of flight diffraction (TOFD) techniques are shown in this paper. The application of this combination in circumferential butt weld inspection is introduced either. Compared with the inspecting results of some other inspection methods to the same preset defects, present defect evaluation is more reasonable with higher inspection efficiency and lower labor intensity. The combination of PE and TOFD techniques is not only quite valuable for product quality control in a more economical and reliable way, but also is guaranteed to defect inspection rate and detection effect.

Key words:Pulse-echo; TOFD; Combined inspection method; Circumferential butt weld; Preset defect

收稿日期：2015-10-18

作者簡介：田國良(1971-)，男，高級工程師，主要從事長輸管道和鍋爐壓力容器無損檢測工作。通信作者:田國良,E-mail: tianguoliang0413@126.com。

DOI:10.11973/wsjc201605013

中圖分類號：TG115.28

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號：1000-6656(2016)05-0049-09