TOFD技术在承压设备无损检测中的运用

2015-10-19王琨博新疆特种设备检验研究院新疆乌鲁木齐830011

化工管理 2015年16期

王琨博（新疆特种设备检验研究院，新疆乌鲁木齐 830011）

TOFD技术在承压设备无损检测中的运用

王琨博（新疆特种设备检验研究院，新疆乌鲁木齐 830011）

本文主要讨论了TOFD技术在承压设备无损检测中的应用情况，以求为设备检测提供理论支撑。首先分析了TOFD技术的定义与优点，再根据无损检测的特点，对TOFD技术的应用情况进行讨论。从应用效果来看，在设备无损检测中应用TOFD技术，有利于进一步提高设备检测能力，具有良好的使用价值。对相关工作人员而言，在应用过程中，需要正确认识本企业设备检测的要求，不断尝试多种技术的联合应用，以获得更好的设备检测效果。

TOFD技术；设备检测；无损检测

0　TOFD技术概述

（1）TOFD技术定义 1977年，英国科学家根据超声波衍射现象，提出TOFD技术，并逐渐演化为衍射时差法超声检测技术。该检测方法的检测原理为：当检测物的孔或障碍物尺寸与波长接近或比其小时，衍射现象产生。在此基础上，当超声波作用于裂纹缺陷时，衍射波在纹缝隙、端角处发生叠加，产生衍射波，然后探头接收检测衍射波，以此判定缺陷的深度、大小。

与传统技术相比，TOFD技术可采用接受探头、反射探头双头模式，在检测过程中，通过数字式超声波检测仪，在检测缝两侧放置探头，保证探头能有效覆盖检测区域。之后，脉冲发生装置发射超声波脉冲，进入被检测缝断面。当脉冲遇到缺陷，会产生衍射波、反射波，此时，探头就能接收到两波，并依靠计算机分析处理信号，显示缺陷的高度、位置，为故障处理提供数据支撑。

（2）TOFD技术优点当前TOFD技术主要被应用在裂纹扩展监视、工件内部检测中，其能快速的定量缺陷，误差小于1mm，能检测裂纹增长情况。其技术优点主要包括：①能精准定位故障位置，并且通过计算机，永久保存检测数据，为设备未来检测维修提供数据支撑；②能实现在线检测，有利于快速对比多次检测数据；③所需要的成本低，基本对人体无影响，能进行交叉作业；④穿透性好，能检测管道焊接效果等，且工作强度低，应用效果好；⑤检测过程简单、快捷，一个人就可以完成整个检测。

1　TOFD技术在承压设备无损检测中的实际应用

TOFD技术在承压设备无损检测中的应用效果良好，以表格的形式简单讨论其应用情况，具体资料见表1。

表1　TOFD技术在承压设备无损检测中的应用范围

（1）检测准备工作在对承压设备进行无损检测前，要根据检测对象选择检测设备，并根据质量控制要求确定相关参数。在应用TOFD技术之前，需要调整设备精准度的数据，包括设置探头中心距、探头搜索频率等。对于壁薄承压设备，可采用大频率检测探头，低波信号与直通波信号之间要保持20个周期上的时间差；在厚壁承压设备检测中，可使用低频率探头，先将探头设置在设备下方表面处，两个探头之间保持20%以内的中心频率差，保证探头信号能完全覆盖整个设备。由于检测灵敏度直接影响检测增益值情况，在检测之前还要适当调整TOFD仪器灵敏度，一般情况下，结合检测对象进行灵敏度设置的相关要求，如直筒波波幅设为满屏的40%。同时，也可以结合扫描数量、脉冲重复频率等进行参数确定设置，确保能获得准确的TOFD图形。

（2）缺陷定位承压设备经过长期使用后，受多种因素影响，会出现不同程度缺陷。以埋地压力管道为例，其在经过长期使用后，就会出现外力破坏、内蚀裂缝等。在无损检测中，可通过TOFD技术，对缺陷的长度、位置等进行检测，并对不同类型缺陷的衍射信号进行辨认。例如，若在检测过程中出现底波中断通过耦合损失校正或向传播时间较长的方向移动的现象，就可以判断设备出现地面开口型缺陷；或设备下端部衍射波中出现少量减弱信号，并通过耦合损失得到矫正，就可以判断设备故障为表面开口型缺陷。在检测过程中，可以用TOFD技术多次扫描设备，并做好标记，获得全面的设备故障信息。

（3）盲区补充检测在检测过程中，盲区补充检测一直是其中的重点问题。以表面盲区为例，其主要分为下表盲区与上表盲区。其中，通过直通波信号能直接检测上表面盲区，若在检测中，缺陷信号隐藏在直通波信号中，那么计算机便无法接收信号，进而影响信号分析能力。在正常检测中，在对工件焊缝检测中（主要指长度小于等于50mm焊缝），其上表面盲区约为检测厚度的20%～23%。因此，在盲区补充检测中，要对检测地点进行反复检测，提高检测准确率。检测过程中，衍射波信号发送到探头上，结合计算机技术，在计算机中形成TOFD图像，结合图像分析确定设备缺陷。