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

蘇紅哲2

【摘要】當(dāng)前我國科學(xué)技術(shù)在不斷的發(fā)展和進(jìn)步，同時(shí)我國的成像檢測技術(shù)也有了非常好的轉(zhuǎn)變，在這樣的情況下，我國業(yè)開始使用了更加科學(xué)的檢測技術(shù)，其中，TOFD超聲成像檢測技術(shù)有了非常廣泛的應(yīng)用，其在多個(gè)領(lǐng)域都發(fā)揮了自身的價(jià)值。本文主要分析了TOFD超聲成像檢測技術(shù)在壓力容器檢驗(yàn)中的應(yīng)用，以供參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】TOFD超聲成像檢測技術(shù)；壓力容器檢驗(yàn)；應(yīng)用

當(dāng)前我國科學(xué)技術(shù)在不斷的發(fā)展，同時(shí)在設(shè)備上也要能夠充分的滿足各種生產(chǎn)的需要，在這樣的情況下很多新的技術(shù)也逐漸應(yīng)用到了各個(gè)檢測工作當(dāng)中，而TOFD超聲成像檢測技術(shù)就是其中非常重要的一種，因?yàn)槠渥陨淼奶匦?，所以在厚壁壓力容器檢測的過程中能夠發(fā)揮出非常大的優(yōu)勢。

1、TOFD超聲成像檢測技術(shù)的原理

該技術(shù)是在上個(gè)世紀(jì)70年代提出的，當(dāng)超聲波入射到現(xiàn)行缺陷的時(shí)候，缺陷位置的兩側(cè)除了會(huì)發(fā)射出正常的反射波之外，還會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)量的言射波，衍射出來的能量也能夠在非常廣泛的范圍內(nèi)得到傳播，所以在其運(yùn)行的過程中，該技術(shù)主要使用到了收發(fā)探頭，兩個(gè)探頭分別要發(fā)射出橫波和縱波，在這樣的情況下就會(huì)形成一些固定的信號，焊縫當(dāng)中的橫向信號在遇到了一些故障缺陷之后就會(huì)出現(xiàn)一些衍生的干擾信號，如果缺陷的強(qiáng)度比較嚴(yán)重，缺陷兩個(gè)端點(diǎn)所產(chǎn)生的異常信號是可以通過一定的方式對其進(jìn)行判斷的，按照其自身所記錄的信號傳輸時(shí)差就可以對缺陷的高度進(jìn)行有效的判斷。

2、檢測

2.1被檢設(shè)備的要求

清除被檢設(shè)備當(dāng)中存在的一些雜物或者是其他的一些附著物，這樣才能更好的保證其探頭移動(dòng)的效果，同時(shí)還要采用一些比較好的材料以及耦合劑，在實(shí)際的工作中，通常采用的是水、耦合凝膠和軟膏對其進(jìn)行處理，微裂紋使得超聲耦合和保護(hù)被檢的元件水平，通常使用的是環(huán)保潤濕劑或者是防腐劑，在使用的過程中一定要對水的用量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，如果被檢的元件溫度沒有超過0℃，那么就可以使用甲醇或者是和甲醇非常相似的物質(zhì)對其進(jìn)行處理。當(dāng)被檢工件的溫度土壤升高的時(shí)候，一定要使用以偶寫專業(yè)的耦合劑對其進(jìn)行及時(shí)的冷卻的，同時(shí)其在一定的溫度范圍之內(nèi)是可以保證檢測的質(zhì)量和水平的。

2.2檢測儀器

TOFD檢測系統(tǒng)主要是由計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)、軟件和探頭支架這幾個(gè)重要的部分組成，在其運(yùn)行的過程中，為了可以體現(xiàn)出更好的效果，通常情況下會(huì)采用若干個(gè)通道，這樣就可以對探頭的類型采取多種組合形式，在該檢測技術(shù)應(yīng)用的過程中通常會(huì)根據(jù)其檢測出來的工件材料和厚度對探頭的型號和類型進(jìn)行有效的組合。

首先是探頭的選擇，般在75毫米以下的工件會(huì)使用但探頭掃描的方式，檢測鐵素體剛的時(shí)候就可以根據(jù)其實(shí)際的需要選擇合適的探頭，而對于那些奧氏體或者是與其非常類似的一些材料，可以選擇降低探頭公稱頻率的方式進(jìn)行處理，也可以選擇適當(dāng)?shù)脑黾右恍┚叽绲姆绞綄ζ溥M(jìn)行科學(xué)的掃描，在厚度選擇上和型號的選擇上可以根據(jù)實(shí)際的需求對其進(jìn)行合理的組合。

其次是頭中心距（PCS）的調(diào)整檢測前，必須對TOFD檢測探頭間距（PCS）進(jìn)行調(diào)整，以獲得對特定深度缺陷的最佳檢測結(jié)果。

2.3設(shè)備調(diào)校

首先是增益調(diào)整。該技術(shù)在應(yīng)用的過程中雖然不是采用波幅法對其進(jìn)行有效整理的，但是在增益檢測中的靈敏度會(huì)受到非常顯著的影響，所以在其運(yùn)行的過程中必須要保證可以順利的發(fā)現(xiàn)其中的缺陷，很多時(shí)候，單個(gè)TOFD探頭在運(yùn)行的過程中都是健康歌表面的波高調(diào)整到整個(gè)屏幕高度的40%到90%之間。

其次是聲速探頭角度調(diào)節(jié)。聲音在不同介質(zhì)內(nèi)傳播的速度也是截然不同的，因此在檢測之前一定要對聲速進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，此外在探頭楔塊長期應(yīng)用的過程中也會(huì)產(chǎn)生一定的磨損現(xiàn)象，從而也會(huì)使得整個(gè)探頭會(huì)出現(xiàn)一定的變化，在對其進(jìn)行檢測之前，一定要對探頭的位置進(jìn)行校正，對聲速和探頭角度的調(diào)整通?？梢赃x擇橫通孔試塊來完成。

2.4軟硬件設(shè)置

首先是采樣率。如果工件的壁厚沒有超過50毫米，一般在掃描信號的時(shí)候，最大的采樣間隔會(huì)設(shè)置在1毫米左右，而工件自身厚度比較大的話，通常在A-掃描信號之間采樣的間隔會(huì)設(shè)置成2毫米。

其次是掃描距離的設(shè)置。在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中通常要按照檢測設(shè)備的大小和檢測設(shè)備當(dāng)中內(nèi)存的要求來設(shè)定合理的掃描距離。

最后是掃描速度。在實(shí)際的工作中，設(shè)置合理的掃描速度主要是為了能夠在檢測的效率比較高的情況下數(shù)據(jù)不會(huì)出現(xiàn)非常嚴(yán)重的丟失，此外數(shù)據(jù)的完整性也就在這一過程中得到了保證。一般情況下，掃描的速度和耦合介質(zhì)的耦合能力有著非常密切的關(guān)聯(lián)，所以在實(shí)際的工作中B掃描數(shù)據(jù)丟失的數(shù)量不能超過數(shù)據(jù)總量的5%，此外數(shù)據(jù)在這一過程中也不能出現(xiàn)連續(xù)丟失的情況。

3、數(shù)據(jù)分析

這種方法主要是按照所形成的數(shù)據(jù)的圖形和尺寸對數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的分析，在分析的過程中通常分成兩個(gè)步驟，一個(gè)是定性分析，這一過程中是對缺陷的類型和性質(zhì)進(jìn)行確認(rèn)。第二就是要對數(shù)據(jù)進(jìn)行定量分析，從而能夠更好的明確缺陷的尺寸或者是其具體的位置，缺陷的高度通?？梢酝ㄟ^一些數(shù)據(jù)的計(jì)算得到，在對數(shù)據(jù)分析之后，就可以根據(jù)相關(guān)的規(guī)定對其進(jìn)行缺陷危害等級分析和評價(jià)，從而也使得數(shù)據(jù)的分析質(zhì)量和準(zhǔn)確性得到了顯著的提升。

4、應(yīng)用實(shí)例

某廠的一臺(tái)重整反應(yīng)器達(dá)到檢驗(yàn)周期需進(jìn)行檢驗(yàn)，其材質(zhì)為2.25Cr-1Mo，厚度38mm，由于壁厚較大，傳統(tǒng)檢驗(yàn)手段效率不高，于是使用TOFD檢測技術(shù)對其主要焊縫進(jìn)行了檢測，根據(jù)厚度選用單通道掃描，參考表1選用探頭晶片尺寸為10mm，公稱頻率5MHz，探頭角度為60°，將設(shè)備調(diào)校正常后進(jìn)行檢測，經(jīng)檢測，發(fā)現(xiàn)了大量的密集氣孔、夾渣等缺陷，按照制造標(biāo)準(zhǔn)要求，這些缺陷很多屬于超標(biāo)缺陷，而制造過程中的射線探傷卻未能檢出，TOFD與射線探傷相比，缺陷檢出率明顯提高。

5、結(jié)語

TOFD法與現(xiàn)今主要使用的傳統(tǒng)內(nèi)部缺陷檢測方法相比有著較大的優(yōu)勢：TOFD法克服了常規(guī)超聲探傷的一些固有缺點(diǎn)，缺陷的檢出和定量不受聲束角度、探測方向、缺陷表面粗糙度、試件表面狀態(tài)及探頭壓力等因素的影響，能夠準(zhǔn)確地確定缺陷的性質(zhì)、尺寸、深度、位置，檢測精度、準(zhǔn)確度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)超聲探傷，其對體積性缺陷的檢測準(zhǔn)確率可達(dá)100%；與射線檢測相比，TOFD法具有檢測效率高、檢測周期短、無輻射等優(yōu)點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

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