上海市特检院首次应用衍射时差法超声检测

发布时间：2016-08-12  点击次数：人次  分享：

     
       近期，上海市特检院首次应用衍射时差法超声检测（以下简称TOFD）技术，完成了上海孚宝港务有限公司3000m3丙烯球罐定期检验任务。

　　TOFD技术是一种可记录的超声检测技术，相对于传统超声波检测（UT）技术，它具有检测结果能保存、缺陷检出率高、测量精确、检测速度快、检测图像直观、可追溯性强等优点，目前已发展成为一种先进的特种设备检测方法。市特检院前期已对TOFD技术开展了一段时间的应用研究，专门成立了课题小组进行技术攻关，定制了符合规范要求的对比试块，编制了实施细则，同时多次组织检验人员开展实际操作培训，为TOFD技术的应用打下了良好的基础。本次检验是该院首次应用TOFD无损检测技术进行特种设备检验，可以准确检测出焊缝中裂纹的高度，便于分析评估裂纹对设备结构的潜在威胁，其检测过程和结果得到了使用单位的一致认可，进一步提升了市特检院的检验检测能力和水平。

TOFD技术特点：

       TOFD（Time of Flight Diffraction）衍射时差法超声检测或超声波衍射时差法，是利用缺陷端点的衍射波信号探测和测定缺陷尺寸的一种自动超声检测方法。

它是国内外无损检测行业公认的新的检测技术，其主要优势是检测图像比较直观、检测能力强、精度高。在国外工程上应用广泛，而且有逐渐取代X射线检测方式的趋势。 TOFD技术的特点：

       1)TOFD技术的可靠性好。由于其主要是利用衍射波进行检测，而衍射信号不受声束影响，任何方向的缺陷都能有效的发现，使该技术具有很高的缺陷检出率。国外研究机构的缺陷检出率的试验得出的评价是：手工UT，50-70%；TOFD，70-90%；机械扫查UT+TOFD，80-95%。由此可见，TOFD检测技术比常规手工UT的检测可靠性要高得多。

       2）TOFD技术的定量精度高。采用衍射时差技术对缺陷定量，精度远远高于常规手工超声波检测。一般认为，对线性缺陷或面积型缺陷，TOFD定量误差小于1mm。对裂纹和未熔合缺陷高度测量误差通常只有零点几毫米。

       3）TOFD检测简单快捷，最常用的非平行扫查只需一人即可以操作，探头只需沿焊缝两侧移动即可，不需做锯齿扫查，检测效率高，操作成本低。

       4）TOFD检测系统配有自动或半自动扫查装置，能够确定缺陷与探头的相对位置，信号通过处理可以转换为TOFD图像。图像的信息量显示比A扫描显示大得多，在A型显示中，屏幕只能显示一条A扫信号，而TOFD图像显示的是一条焊缝检测的大量A扫信号的集合。与A型信号的波形显示相比，包含丰富信息的TOFD图像更有利于缺陷的识别和分析。

       5）当今使用的TOFD检测系统都是高性能数字化仪器，完全克服了模拟超声探伤仪和简单数字超声波探伤仪记录信号能力差的特点，不仅能全过程记录信号，长久保存数据，而且能够高速进行大批量信号处理。

       6）TOFD技术除了用于检测外，还可用于缺陷扩展的监控，是有效且能精确测量出裂纹增长的方法之一。

TOFD技术与常规脉冲回波超声检测技术相比，重要的不同点： 1） 由于缺陷衍射信号与角度无关，检测可靠性和精度不受角度影响。

       7） 根据衍射信号传播时差确定衍射点位置，缺陷定量定位不依靠信号振幅。

TOFD技术与常规X射线检测技术相比，不同点在于：

      1）TOFD检测结果与射线检测结果都是以二维图像显示，不同的是TOFD能对缺陷的深度和自身高度进行精确测量，而射线只能得到缺陷的俯视图信息，对于判断缺陷危害性程度的重要指标，厚度方向的长度，射线是很困难的。

      2）TOFD技术可探测的厚度大，对厚板探伤的效果比较明显，但射线对厚板的穿透能力非常有限。

      3）TOFD技术检测缺陷的能力非常强，特殊的探伤方式使其具有相当高的检出率，约90%左右，而相比之下，射线检测的检出率稍低，大约75%，在实际工作中，我们也发现有TOFD检测出来的缺陷，X射线未能发现的情况，这给质量控制带来了极大的隐患。

     4）TOFD技术所采集的是数据信息，能够进行多方位分析，甚至可以对缺陷进行立体复原。这是因为TOFD技术是将扫查中所有的原始信号都进行了保存，在脱机分析中我们可以利用计算机对这些原始信号进行各种各样的分析，以得出更加精确的缺陷判断结果；而射线检测只能将射线底片置于观片灯前进行分析，不可以再进一步利用软件对缺陷进行更加全面的分析。

     5）TOFD技术是利用超声波进行探伤，对检测时的工作环境没有特殊的要求。超声波检测是一种环保的检测方式，对使用人员没有任何伤害，所以在工作场合不需要特殊的安全保护措施；而射线检测因其放射的危害性受到国家政策的严格控制，现场只能单工种工作，降低了检测工作效率，阻碍了整个工程进度。

     6）TOFD检测操作简单，扫查速度快，检测效率高；而射线检测过程繁琐，耗时长，效率低下。

     7）TOFD检测成本低，重复成本少；而射线检测，建造暗室需要较高的投入，平时工作中的耗材成本重复发生，综合成本相对较高。

关于标准及使用范围 ：

1.ASME标准2005.10.27实施；T≥13mm。
2.欧盟标准最早期1997年被CEN批准；T≥6mm。

3.中华人民共和国行业标准JB/T 4730《承压设备无损检测》第10部分：衍射时差法超声检测即将颁布执行。12mm ≤T≤400mm（不包括焊缝余高，焊缝两侧母材厚度不同时，取薄侧厚度值）。

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