關(guān)于TOFD檢測(cè)技術(shù)的適用性分析

摘 要：TOFD檢測(cè)技術(shù)（衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)）是當(dāng)前無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域的前沿技術(shù)之一，以其成像直觀(guān)、圖像易于長(zhǎng)期保存、缺陷自身高度與深度測(cè)量精準(zhǔn)、安全無(wú)輻射等優(yōu)點(diǎn)，在承壓類(lèi)特種設(shè)備的檢測(cè)中已得到廣泛應(yīng)用。本文介紹了TOFD檢測(cè)技術(shù)的基本原理、優(yōu)缺點(diǎn)與實(shí)際應(yīng)用中的適用性。

關(guān)鍵詞：無(wú)損檢測(cè);TOFD檢測(cè)技術(shù);焊接接頭

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，特種設(shè)備的使用量逐年增長(zhǎng)。無(wú)損檢測(cè)在特種設(shè)備的安裝、制造、改造和維修中具有舉足輕重的作用，而TOFD檢測(cè)技術(shù)（衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)）作為無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的前沿技術(shù)，較傳統(tǒng)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)有其獨(dú)有的優(yōu)越性，但其局限性與不足也應(yīng)在實(shí)際操作中加以考慮。

1 TOFD檢測(cè)技術(shù)基本原理

TOFD檢測(cè)技術(shù)利用惠更斯原理，將一對(duì)頻率、角度和尺寸相同的縱波斜探頭按照一定的距離，即探頭中心間距（PCS），以對(duì)稱(chēng)、非對(duì)稱(chēng)或斜向的方式放置于焊接接頭兩側(cè)。若焊接接頭中無(wú)缺陷，那么通過(guò)接受探頭僅會(huì)接受到從發(fā)射探頭沿工件以最短路徑到達(dá)接收探頭的直通波，與從發(fā)射探頭經(jīng)底面反射到接收探頭的底面發(fā)射波。若焊接接頭中有缺陷，那么接收探頭將會(huì)額外接收到缺陷上下兩個(gè)端點(diǎn)產(chǎn)生的衍射波。由于超聲波在異質(zhì)界面處會(huì)產(chǎn)生波形轉(zhuǎn)換，如縱波轉(zhuǎn)換為橫波，兩種波在同種介質(zhì)中波速不同，這就造成了接收探頭接收兩種波存在時(shí)間差，即衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)技術(shù)的由來(lái)。

2 TOFD檢測(cè)技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)

TOFD檢測(cè)技術(shù)在多方面具有優(yōu)越性。

第一，對(duì)定位缺陷有非常高的精度，尤其是對(duì)于缺陷深度與缺陷自身高度，這兩個(gè)缺陷的參數(shù)對(duì)于評(píng)估缺陷對(duì)于安全性的影響來(lái)說(shuō)有特別重大的意義。

第二，借助軟件分析與保存相關(guān)數(shù)據(jù)與圖片，對(duì)比傳統(tǒng)無(wú)損檢測(cè)來(lái)說(shuō)更為直觀(guān)，且可以做到長(zhǎng)期保存。

第三，由于依靠的是衍射信號(hào)，不依賴(lài)于波幅高低，因此TOFD檢測(cè)技術(shù)有較高的缺陷檢出率。但TOFD檢測(cè)技術(shù)依然有其局限性與不足。TOFD檢測(cè)技術(shù)存在上下兩個(gè)表面的盲區(qū)，下表面盲區(qū)，可以通過(guò)偏置非平行掃查來(lái)解決，但上表面盲區(qū)需要依靠其他手段輔助檢測(cè)，如磁粉檢測(cè)或滲透檢測(cè)搭配常規(guī)超聲檢測(cè)的方式解決。

3 TOFD檢測(cè)技術(shù)適用性分析

TOFD檢測(cè)技術(shù)雖然是目前較為先進(jìn)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，但使用該技術(shù)門(mén)檻較高，須在各方面要素均滿(mǎn)足的條件下才能實(shí)施，具體要求如下：

第一，檢測(cè)儀器和探頭須校準(zhǔn)，應(yīng)確保設(shè)備的水平線(xiàn)性、垂直線(xiàn)性、組合頻率、靈敏度余量和儀器的衰減器精度等組合性能滿(mǎn)足檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定。

第二，應(yīng)配備滿(mǎn)足檢測(cè)要求的對(duì)比試塊、掃查面盲區(qū)高度測(cè)定試塊、聲速擴(kuò)散角測(cè)定試塊。在某些檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，檢測(cè)等級(jí)較高時(shí)，還應(yīng)配備符合要求的模擬試塊。

第三，對(duì)掃查面打磨要求高。在某些檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中要求打磨應(yīng)清除焊接飛濺、鐵屑等雜質(zhì)，表面應(yīng)平整，表面粗糙度應(yīng)不低于12.5微米。但在實(shí)際工作中，表面粗糙度應(yīng)不低于12.5微米的要求是不能滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)要求的。要達(dá)到良好的耦合效果，表面粗糙度應(yīng)達(dá)到6.3微米或3.2微米。掃查面打磨不好，不但間接影響工作效率，甚至直接影響TOFD檢測(cè)圖像的質(zhì)量，或者完全無(wú)法得到TOFD檢測(cè)圖像。

第四，實(shí)施TOFD檢測(cè)人力成本高。鑒于目前在實(shí)際工作中掃查面打磨難度較大、打磨質(zhì)量較差的現(xiàn)實(shí)，實(shí)施TOFD檢測(cè)需要四人同時(shí)完成。即第一人須按壓探頭，保證探頭與母材表面貼合良好;第二人須扶持編碼器，保證編碼器滾輪不能出現(xiàn)打滑、空轉(zhuǎn)等現(xiàn)象;第三人須對(duì)探頭移動(dòng)區(qū)域施加耦合劑（一般為水），保證探頭與母材表面耦合良好;第四人須做好記錄工作并操作儀器，觀(guān)察圖像質(zhì)量，協(xié)調(diào)其他三人保證TOFD檢測(cè)圖像的連續(xù)與完整，符合相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

第五，實(shí)施TOFD檢測(cè)的效率不高。由于掃查面打磨質(zhì)量較差，表面耦合不良，實(shí)施檢查時(shí)須多次反復(fù)操作才能得到合格的TOFD檢測(cè)圖像。且實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，對(duì)檢測(cè)空間要求較高。如某些狹小空間無(wú)法容納掃查器或操作掃查器的三人，造成檢測(cè)效率低下，甚至無(wú)法檢測(cè)。

第六，TOFD檢測(cè)無(wú)法對(duì)缺陷定性。TOFD檢測(cè)技術(shù)比較有把握區(qū)分上表面開(kāi)口缺陷、下表面開(kāi)口缺陷和埋藏性缺陷，但難以對(duì)缺陷的性質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確地判斷。對(duì)于需要確定缺陷性質(zhì)的特種設(shè)備定期檢驗(yàn)，須補(bǔ)充使用其他無(wú)損探傷方法，如射線(xiàn)探傷等無(wú)損檢測(cè)手段來(lái)確定缺陷的性質(zhì)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在校準(zhǔn)了設(shè)備、補(bǔ)充了相關(guān)試塊、配備了合適的人員后，可以對(duì)表面打磨情況良好、檢驗(yàn)時(shí)間充裕的承壓類(lèi)特種設(shè)備進(jìn)行TOFD檢測(cè)。隨著時(shí)間的推移，TOFD檢測(cè)技術(shù)會(huì)得到更多的無(wú)損檢測(cè)工作者的重視，使用TOFD檢測(cè)技術(shù)的企業(yè)機(jī)構(gòu)及其人員會(huì)越來(lái)越多，可以肯定TOFD檢測(cè)技術(shù)在不久的將來(lái)會(huì)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用和更加深入的推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]王啟超，沈希忠.超聲新技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013（01）：53-57.

[2]余國(guó)民，常永剛，丁小軍.超聲TOFD法在無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].焊管，2007（06）：40-45+96.

[3]何莎，袁宗明，喻建勝.超聲衍射時(shí)差法檢測(cè)技術(shù)研究[J].中國(guó)測(cè)試，2009（03）：111-113+135.

[4]徐軻，楊力能，衛(wèi)棟.超聲TOFD法在焊縫檢測(cè)中的應(yīng)用[J].焊管，2012（04）：30-34.

作者簡(jiǎn)介：

陳立鞍（1985- ），男，遼寧鞍山人，本科學(xué)歷，工程師，研究方向：特種設(shè)備安全。