TOFD技術(shù)在承壓設(shè)備無損檢測中的運用

王琨博（新疆特種設(shè)備檢驗研究院， 新疆 烏魯木齊 830011）

TOFD技術(shù)在承壓設(shè)備無損檢測中的運用

王琨博（新疆特種設(shè)備檢驗研究院， 新疆 烏魯木齊 830011）

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

TOFD技術(shù)；設(shè)備檢測；無損檢測

0　TOFD技術(shù)概述

（1）TOFD技術(shù)定義 1977年，英國科學(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差法超聲檢測技術(shù)。該檢測方法的檢測原理為：當(dāng)檢測物的孔或障礙物尺寸與波長接近或比其小時，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，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，在檢測過程中，通過數(shù)字式超聲波檢測儀，在檢測縫兩側(cè)放置探頭，保證探頭能有效覆蓋檢測區(qū)域。之后，脈沖發(fā)生裝置發(fā)射超聲波脈沖，進(jìn)入被檢測縫斷面。當(dāng)脈沖遇到缺陷，會產(chǎn)生衍射波、反射波，此時，探頭就能接收到兩波，并依靠計算機分析處理信號，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 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)部檢測中，其能快速的定量缺陷，誤差小于1mm，能檢測裂紋增長情況。其技術(shù)優(yōu)點主要包括：①能精準(zhǔn)定位故障位置，并且通過計算機，永久保存檢測數(shù)據(jù)，為設(shè)備未來檢測維修提供數(shù)據(jù)支撐；②能實現(xiàn)在線檢測，有利于快速對比多次檢測數(shù)據(jù)；③所需要的成本低，基本對人體無影響，能進(jìn)行交叉作業(yè)；④穿透性好，能檢測管道焊接效果等，且工作強度低，應(yīng)用效果好；⑤檢測過程簡單、快捷，一個人就可以完成整個檢測。

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

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

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

（1）檢測準(zhǔn)備工作 在對承壓設(shè)備進(jìn)行無損檢測前，要根據(jù)檢測對象選擇檢測設(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。對于壁薄承壓設(shè)備，可采用大頻率檢測探頭，低波信號與直通波信號之間要保持20個周期上的時間差；在厚壁承壓設(shè)備檢測中，可使用低頻率探頭，先將探頭設(shè)置在設(shè)備下方表面處，兩個探頭之間保持20%以內(nèi)的中心頻率差，保證探頭信號能完全覆蓋整個設(shè)備。由于檢測靈敏度直接影響檢測增益值情況，在檢測之前還要適當(dāng)調(diào)整TOFD儀器靈敏度，一般情況下，結(jié)合檢測對象進(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，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)過長期使用后，受多種因素影響，會出現(xiàn)不同程度缺陷。以埋地壓力管道為例，其在經(jīng)過長期使用后，就會出現(xiàn)外力破壞、內(nèi)蝕裂縫等。在無損檢測中，可通過TOFD技術(shù)，對缺陷的長度、位置等進(jìn)行檢測，并對不同類型缺陷的衍射信號進(jìn)行辨認(rèn)。例如，若在檢測過程中出現(xiàn)底波中斷通過耦合損失校正或向傳播時間較長的方向移動的現(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，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)補充檢測 在檢測過程中，盲區(qū)補充檢測一直是其中的重點問題。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，通過直通波信號能直接檢測上表面盲區(qū)，若在檢測中，缺陷信號隱藏在直通波信號中，那么計算機便無法接收信號，進(jìn)而影響信號分析能力。在正常檢測中，在對工件焊縫檢測中（主要指長度小于等于50mm焊縫），其上表面盲區(qū)約為檢測厚度的20%～23%。因此，在盲區(qū)補充檢測中，要對檢測地點進(jìn)行反復(fù)檢測，提高檢測準(zhǔn)確率。檢測過程中，衍射波信號發(fā)送到探頭上，結(jié)合計算機技術(shù)，在計算機中形成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)備無損檢測中的應(yīng)用介紹，技術(shù)人員在檢測過程中需要正確認(rèn)識TOFD技術(shù)的基本操作內(nèi)容與范圍，同時結(jié)合本企業(yè)承壓設(shè)備檢測實際要求，優(yōu)化檢測方式，以便獲得更好的檢測效果，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)備無損檢測新技術(shù)的應(yīng)用［J］.河南科技，2013，（11）：152-153.

［2］鄢飛.TOFD無損檢測技術(shù)應(yīng)用及特點［J］.中國西部科技，2012，（11）：54-55.

［3］劉宏宇.淺談TOFD技術(shù)在承壓設(shè)備無損檢測中的應(yīng)用前景［J］.中國高新技術(shù)企業(yè)，2010，（17）：124-125.