TOFD超聲成像檢測技術(shù)在壓力容器檢驗(yàn)中的應(yīng)用研究

支紫矞

（江西省鍋爐壓力容器檢驗(yàn)檢測研究院南昌分院，江西 南昌 330006）

壓力容器是化工行業(yè)必不可少的核心設(shè)備，但由于其受外部環(huán)境影響較大，極易發(fā)生危險(xiǎn)，所以對(duì)其檢驗(yàn)技術(shù)的要求也越來越高。TOFD作為一種新型檢驗(yàn)技術(shù)，較其他同類技術(shù)而言更能安全有效的對(duì)壓力容器進(jìn)行檢驗(yàn)。所以我們要對(duì)TOFD技術(shù)進(jìn)行具體分析，使其在壓力容器檢驗(yàn)中發(fā)揮更大的作用。

1 TOFD技術(shù)在壓力容器檢測中的重要性

我國對(duì)壓力容器的使用涉及到工業(yè)、軍用、民用等各個(gè)領(lǐng)域，尤其是石油化工領(lǐng)域，占據(jù)了壓力容器總使用量的50%。所以，為保證壓力容器的使用安全，我國在對(duì)其檢驗(yàn)技術(shù)的選用上尤為重視。TOFD超聲成像檢測技術(shù)作為新興技術(shù)，在檢測能力及檢測效率上都表現(xiàn)出它超越其他技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢。首先，TOFD超聲成像檢測技術(shù)可以有效的定義多個(gè)壓力容器檢驗(yàn)指標(biāo)，并能在高效檢驗(yàn)的基礎(chǔ)上保證檢查結(jié)果的準(zhǔn)確性。其次，TOFD超聲成像檢測技術(shù)是一項(xiàng)現(xiàn)代化的高科技檢驗(yàn)技術(shù)，能夠把計(jì)算機(jī)、超聲以及成像技術(shù)合為一體，實(shí)現(xiàn)壓力容器檢驗(yàn)的多方位聯(lián)合操作。這種方法能夠有效反應(yīng)壓力容器的各項(xiàng)指標(biāo)，有利于保障檢驗(yàn)的準(zhǔn)確性。最后，TOFD超聲成像檢測技術(shù)作為現(xiàn)代化科技，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、智能化作業(yè)，其操作難度大大降低，為檢驗(yàn)工作順利開展提供了基礎(chǔ)保障[1]。

2 TOFD超聲成像檢測技術(shù)在壓力容器檢驗(yàn)中的應(yīng)用

2.1 設(shè)備的合理選用

經(jīng)過多次的實(shí)際運(yùn)用表明，TOFD超聲成像檢測技術(shù)是如今壓力容器檢驗(yàn)最好的選擇。為了保證其能夠在未來工作中發(fā)揮更好的效果，對(duì)該技術(shù)所用的設(shè)備也要進(jìn)行合理的選用。如對(duì)檢測探頭的選用方面，不同壓力容器是要利用不同探頭去進(jìn)行檢驗(yàn)的。小于75mm的部件需要通過單探頭掃描的方式進(jìn)行檢測分析；面對(duì)不同行業(yè)的不同壓力容器，檢測時(shí)要結(jié)合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來對(duì)檢驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行多樣化的選用。同時(shí)，在面對(duì)一些如高衰減材料等特殊材料時(shí)，探頭內(nèi)晶片的大小及工作頻率也都會(huì)影響到檢驗(yàn)結(jié)果。所以，要對(duì)其進(jìn)行合理的調(diào)整，防止對(duì)技術(shù)應(yīng)用不合理造成檢驗(yàn)結(jié)果的失誤，給壓力容器的安全帶來不利影響。

2.2 調(diào)整增益水平

在對(duì)TOFD超聲成像檢測技術(shù)的應(yīng)用過程中，主要通過橫向縱波的技術(shù)，運(yùn)用鏡面反射的原理對(duì)壓力容器進(jìn)行檢測，沒有采用傳統(tǒng)的波幅法原理。但在實(shí)際應(yīng)用的過程中發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)還是會(huì)受到增益水平的影響，導(dǎo)致其靈敏性降低。所以，技術(shù)人員要采取針對(duì)措施，調(diào)整增益水平，來保證TOFD超聲成像檢測技術(shù)的工作質(zhì)量。可以將TOFD與超聲波B掃描技術(shù)相結(jié)合，達(dá)到對(duì)壓力容器中缺陷的有效檢測。其實(shí)，TOFD技術(shù)在運(yùn)行工作時(shí)有一套特有的壓力容器檢驗(yàn)增益標(biāo)準(zhǔn)，其具體要求是超聲波表面波高要達(dá)到全屏高度的百分之四十到九十才能開始對(duì)后續(xù)內(nèi)容的檢測。同時(shí)，由于壓力容器中內(nèi)容的狀態(tài)和材質(zhì)不同，如氣體、液體的介質(zhì)不同，聲波在傳輸過程中的速度也會(huì)出現(xiàn)明顯的差別。所以，要想TOFD超聲成像檢測技術(shù)能夠在實(shí)際應(yīng)用中順利進(jìn)行，就要對(duì)其增益效果進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以確保檢測工作能夠安全有效的進(jìn)行[2]。

2.3 提高檢測強(qiáng)度

TOFD超聲成像檢測技術(shù)的應(yīng)用為壓力容器的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了有效的保障。作為一種便捷穩(wěn)定的新型技術(shù)，其對(duì)壓力容器的檢驗(yàn)也不是一成不變的，要做到具體問題具體分析，提高TOFD技術(shù)的檢測強(qiáng)度，為壓力容器的檢驗(yàn)提供更多的幫助。如在對(duì)TOFD超聲成像檢測技術(shù)的使用上，要時(shí)刻注意壓力容器的自更新狀態(tài)和應(yīng)用材料的更新，根據(jù)不同類型壓力容器的差異更換對(duì)其的檢測力度，避免單一的檢測標(biāo)準(zhǔn)使檢測結(jié)果產(chǎn)生偏差。TOFD超聲成像檢測技術(shù)檢測程度的加強(qiáng)有利于保證壓力容器質(zhì)量安全，為其使用過程的安全與穩(wěn)定提供基礎(chǔ)保障。

2.4 加強(qiáng)數(shù)據(jù)分析

在利用TOFD超聲成像檢測技術(shù)進(jìn)行檢測時(shí)，要加強(qiáng)其數(shù)據(jù)分析能力，以保證檢測過程能夠科學(xué)有效的進(jìn)行。在檢測中要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行具體分析，根據(jù)掃描過程中發(fā)現(xiàn)的缺陷的距離，保證缺陷處數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和有效性，以便工作人員排除故障，保證壓力容器的安全。因此，加強(qiáng)數(shù)據(jù)分析是對(duì)壓力容器安全性和結(jié)果有效性的一大保證，為TOFD超聲成像檢測技術(shù)在壓力容器中的有效應(yīng)用提供了數(shù)據(jù)支持。

3 TOFD超聲成像檢測技術(shù)在壓力容器檢驗(yàn)中的局限性及解決措施

TOFD超聲成像檢測技術(shù)在壓力容器檢驗(yàn)中的優(yōu)勢地位是其他技術(shù)不可比擬的，但TOFD技術(shù)也會(huì)受一些條件的影響，有一定的局限性。

第一，檢測盲區(qū)、三十八度角及測量誤差等都是影響TOFD超聲成像檢測結(jié)果的固有因素。首先，在TOFD技術(shù)的檢驗(yàn)中，盲區(qū)問題是影響檢測結(jié)果的一大因素。壓力容器的上、下表面存在的盲區(qū)是不同的。一般情況下，下表面盲區(qū)面積通常在1mm以下，無論是反射波盲區(qū)還是軸偏離盲區(qū)，對(duì)檢測結(jié)果的影響都不大，可以忽略不計(jì)或利用平行掃描法或二次偏移掃描法來避免盲區(qū)誤差。而壓力容器的上表面是盲區(qū)較大的部分，很難對(duì)其進(jìn)行避免。所以，為了減小其對(duì)TOFD的檢測結(jié)果的影響，工作人員可以對(duì)探頭、掃描頻率及反射方式等進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，最大程度的減小壓力容器上表面的盲區(qū)面積，以此來提高TOFD技術(shù)檢驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性。其次，38度角也會(huì)對(duì)測量結(jié)果產(chǎn)生影響。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)TOFD超聲波已入射角度三十八度射入檢測時(shí)，其波幅會(huì)大幅度降低，使檢測結(jié)果出現(xiàn)誤差。所以在檢測時(shí)，工作人員要盡量選取反射幅度強(qiáng)的角度進(jìn)行探測，以保證檢驗(yàn)結(jié)果的穩(wěn)定可靠。最后，在TOFD超聲技術(shù)的檢驗(yàn)中，測量誤差對(duì)結(jié)果的影響是很大的。作為精密的檢測儀器，其檢測過程是十分復(fù)雜的，其測量結(jié)果也可以說是失之毫厘，差之千里，一個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)出現(xiàn)細(xì)小誤差，就可能導(dǎo)致結(jié)果的大幅度變化。測量誤差出現(xiàn)的原因可能與測量儀器精確度和工作人員的檢測能力有關(guān)。所以，企業(yè)要不斷加強(qiáng)對(duì)TOFD超聲成像技術(shù)測量儀器的研究，聘用此方面的專家成立研究小組，對(duì)測量設(shè)備的改進(jìn)方法進(jìn)行研究；也可以進(jìn)口國外的先進(jìn)設(shè)備投入使用，減小測量誤差；同時(shí)還要加強(qiáng)對(duì)測量人員的專業(yè)化培訓(xùn)，使其有足夠的能力進(jìn)行壓力容器的檢測分析；也可以成立相應(yīng)的獎(jiǎng)懲制度，提高工作人員對(duì)檢測工作的重視程度，盡可能做到完全消除人為因素對(duì)測量結(jié)果的影響。通過這些方式來提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，能夠有效提高檢測工作的效率，將測量結(jié)果的誤差最小化。

第二，對(duì)缺陷的定性識(shí)別難度較大。當(dāng)檢測過程中對(duì)定性要求較高時(shí)，必須使用參考?jí)K來進(jìn)行缺陷圖特征的比較分析，也可以使用其他非破壞性的檢查方法，例如射線照相檢查的方法作為輔助手段，配合結(jié)果的檢測。

第三，對(duì)粗晶材料的檢測有一定困難。粗晶材料制作的壓力容器因?yàn)椴馁|(zhì)原因，在進(jìn)行TOFD超聲檢測時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的噪聲，對(duì)超聲波的反饋有一定的影響。所以在對(duì)其進(jìn)行檢測的過程中，工作人員可以探頭進(jìn)行有針對(duì)性的選擇，利用低頻探頭降低超聲頻率，以促進(jìn)其結(jié)果的反饋。還可以提高檢測儀器的系統(tǒng)性能，使設(shè)備具備抵抗噪音的能力，以此來提升TOFD技術(shù)的檢測能力[3]。

第四，難以檢測橫向缺陷。TOFD超聲波檢測技術(shù)主要采用平行掃描的形式進(jìn)行工作，對(duì)壓力容器的缺陷進(jìn)行掃描分析。但平行掃描的形式存在一定的弊端，很容易出現(xiàn)遺漏問題造成橫向缺陷。在對(duì)幾何形狀較為復(fù)雜的設(shè)備或體積較小的線狀或點(diǎn)狀缺陷進(jìn)行檢測時(shí)，平行掃描就很容易出現(xiàn)橫向缺陷。在面對(duì)這種問題時(shí)，工作人員要對(duì)有特殊性的復(fù)雜設(shè)備進(jìn)行分類，然后特定方式進(jìn)行掃描，可以通過多次檢測或方向調(diào)整的方式對(duì)其進(jìn)行檢測，以求減少橫向缺陷的出現(xiàn)。

第五，對(duì)點(diǎn)狀缺陷的測量尺寸存在誤差。在壓力容器上，點(diǎn)狀缺陷的存在有著多且分散的特點(diǎn)。對(duì)于分散性的缺陷，在對(duì)其進(jìn)行檢測的時(shí)候一定會(huì)出現(xiàn)一定的誤差。工作人員可以利用單脈沖超聲檢測法或動(dòng)態(tài)無損檢測法對(duì)其進(jìn)行檢測，以保證能夠?qū)毫θ萜鞯拿恳粋€(gè)缺陷都作出準(zhǔn)確的測量。

4 結(jié)論

總的來說，TOFD超聲成像檢測技術(shù)的發(fā)展為壓力容器檢測的安全帶來了更好的保障，其自動(dòng)化、智能化的檢測方式對(duì)化工行業(yè)的發(fā)展起到一定的促進(jìn)作用。但面對(duì)該技術(shù)現(xiàn)有的不足之處，我們要充分利用合理選用檢測設(shè)備、調(diào)整增益水平、提高對(duì)壓力容器的檢測強(qiáng)度等方式，以此來不斷提高我國壓力容器的檢測水平。