TOFD檢測(cè)在超限設(shè)備制造中的應(yīng)用探究

任濤峰，李博

（陜煤集團(tuán)榆林化學(xué)有限責(zé)任公司，陜西 榆林 719000）

1 概況

現(xiàn)階段常用且技術(shù)成熟度高的設(shè)備對(duì)接焊縫檢測(cè)方式為RT射線檢測(cè)，近年來(lái)，發(fā)展迅猛的無(wú)損檢測(cè)方式是TOFD超聲波衍射時(shí)差法檢測(cè)，現(xiàn)TOFD超聲檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)NB/47013.10-2015《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)-衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)》已發(fā)布執(zhí)行?？紤]到RT射線檢測(cè)在現(xiàn)場(chǎng)施工場(chǎng)地受限的情況，多臺(tái)設(shè)備無(wú)法同時(shí)開展檢測(cè)，多家制造商之間互相影響，現(xiàn)場(chǎng)隔離防護(hù)影響范圍大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)制造過(guò)程中多個(gè)工作交叉作業(yè)等因素。

為更好地保證產(chǎn)品的制造質(zhì)量和進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)高效率、高質(zhì)量按期完成超限設(shè)備制造任務(wù)，基于TOFD超聲檢測(cè)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，對(duì)TOFD超聲檢測(cè)在超限設(shè)備制造的應(yīng)用進(jìn)行了探究。

2 TOFD超聲與RT射線檢測(cè)對(duì)比

2.1 適應(yīng)性

TOFD超聲檢測(cè)被稱為“超聲波衍射時(shí)差法”，是采用一發(fā)一收探頭，依靠從檢測(cè)試件內(nèi)部（主要指缺陷）端點(diǎn)處得到衍射波信號(hào)來(lái)檢測(cè)缺陷的方法。RT射線檢測(cè)是利用放射源/射線機(jī)發(fā)射出的放射線穿透被檢測(cè)部位在底片上曝光形成二維圖像來(lái)檢測(cè)缺陷的方法。

雖然TOFD超聲檢測(cè)與RT射線檢測(cè)的結(jié)果均是通過(guò)二維圖像來(lái)顯示，但不同的是，射線檢測(cè)僅能顯示缺陷的長(zhǎng)度和寬度，無(wú)法確定缺陷的深度位置和自身高度，而TOFD超聲檢測(cè)不僅能對(duì)缺陷的長(zhǎng)度和寬度進(jìn)行測(cè)量，還能對(duì)缺陷的自身高度和深度位置進(jìn)行精確測(cè)量，便于對(duì)缺陷類別進(jìn)行判別和安排返修工作。

2.2 質(zhì)量控制

TOFD超聲檢測(cè)采集的是數(shù)據(jù)信息，能再次進(jìn)行多方位的分析，可實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷的立體復(fù)原。這是因?yàn)門OFD超聲檢測(cè)是將掃描到的所有數(shù)據(jù)均進(jìn)行保存，在離線情況下可再利用計(jì)算機(jī)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)原分析，得出更加精確的判斷結(jié)果；而RT射線檢測(cè)只能通過(guò)將底片放置在觀片燈前查看，不可對(duì)缺陷進(jìn)行更加全面的分析。同時(shí)，TOFD超聲檢測(cè)缺陷的靈敏度也是非常高的，缺陷的檢出率約在90%，而相比RT射線檢測(cè)的檢出率僅有75%左右。并且在實(shí)際的工作中，也遇到使用RT射線檢測(cè)未檢出的缺陷，使用TOFD超聲檢測(cè)出來(lái)了。

相比RT射線檢測(cè)，TOFD超聲檢測(cè)對(duì)焊接缺陷的檢出率更高，缺陷的大小和位置精準(zhǔn)確定，而且可通過(guò)數(shù)據(jù)復(fù)原精確分析。如仍按照傳統(tǒng)思路采用RT射線檢測(cè)工作，就存在部分焊接缺陷未檢出的風(fēng)險(xiǎn)，這將給設(shè)備制造質(zhì)量的控制帶來(lái)極大的風(fēng)險(xiǎn)，給后期的設(shè)備運(yùn)行埋下重大的隱患。

2.3 工期影響

TOFD超聲檢測(cè)具有操作簡(jiǎn)單、掃描速度快、檢測(cè)效率高的優(yōu)點(diǎn)；而RT射線檢測(cè)從透照開始到評(píng)定出結(jié)果至少需數(shù)小時(shí)，且前期準(zhǔn)備時(shí)間也比較長(zhǎng)，檢測(cè)效率極其低下。

TOFD超聲檢測(cè)是利用超聲波進(jìn)行探傷，是一種對(duì)檢測(cè)人員無(wú)任何傷害的環(huán)保檢測(cè)方式，并在實(shí)施檢測(cè)時(shí)對(duì)工作環(huán)境沒(méi)有特殊要求；而RT射線檢測(cè)利用放射線進(jìn)行探傷，檢測(cè)過(guò)程中使用的放射線對(duì)人體存在危害性，受到國(guó)家環(huán)保政策的嚴(yán)格管控，在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)僅允許單工種作業(yè)。

相比RT射線檢測(cè)，TOFD超聲檢測(cè)具有檢測(cè)效率高、對(duì)人體無(wú)傷害等明顯優(yōu)勢(shì)，可在很大程度上縮短現(xiàn)場(chǎng)超限設(shè)備制造的整體工期。

3 TOFD超聲檢測(cè)質(zhì)量保證措施

3.1 檢測(cè)前準(zhǔn)備

（1）被檢測(cè)工件的檢測(cè)表面應(yīng)達(dá)到無(wú)影響超聲檢測(cè)的劃傷、鐵銹、油垢、飛濺和污物等附著物。

（2）保留焊縫余高時(shí)，如焊縫的表面存在咬邊、隆起或凹陷現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)修磨至圓滑過(guò)渡避免影響檢測(cè)結(jié)果的評(píng)定。要求去除焊縫余高時(shí)，應(yīng)將余高打磨到與鄰近母材平齊。

（3）焊縫單側(cè)的最小打磨寬度為1/2PCS+偏置量+探頭后部區(qū)域。檢測(cè)表面應(yīng)打磨平整以便于探頭的掃描，且表面粗精度Ra值不低于12.5un。

3.2 檢測(cè)標(biāo)記

（1）被檢件在檢測(cè)開始前，必須按檢測(cè)標(biāo)記制度要求做好檢測(cè)的標(biāo)記。

（2）一般按1m對(duì)焊接接頭在長(zhǎng)度方向上分區(qū)進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)最后一個(gè)分區(qū)，當(dāng)剩余焊縫長(zhǎng)度小于等于1.5mm時(shí)，按一個(gè)分區(qū)實(shí)行：當(dāng)剩余焊縫長(zhǎng)度大于1.5m時(shí)，平均后按兩個(gè)分區(qū)實(shí)行。

（3）對(duì)于判定為不合格的工件，還應(yīng)在實(shí)物上標(biāo)記出缺陷位置。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境

應(yīng)確保在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)：采用常規(guī)探頭和精合劑時(shí)，被檢工件的表面溫度范圍應(yīng)控制在0～50℃；超出該溫度范圍時(shí)，應(yīng)采用特殊探頭或精合劑。實(shí)際檢測(cè)溫度與檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)置和校準(zhǔn)時(shí)的溫度之差應(yīng)在20℃以內(nèi)。

若溫度過(guò)低或過(guò)高，一般應(yīng)采取有效措施避免。若無(wú)法避免溫度過(guò)低或過(guò)高，應(yīng)評(píng)價(jià)對(duì)其檢測(cè)結(jié)果的影響。

3.4 檢測(cè)人員

TOFD超聲檢測(cè)人員必須持有國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督總局頒發(fā)的特種設(shè)備TOFD-II級(jí)資格證書，熟悉所使用的TOFD超聲檢測(cè)設(shè)備器材，且具有實(shí)際檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)并掌握一定的承壓設(shè)備結(jié)構(gòu)及制造基礎(chǔ)知識(shí)。

3.5 工藝文件

TOFD超聲檢測(cè)工藝文件包括工藝規(guī)程和操作指導(dǎo)書兩部分內(nèi)容，且滿足NB/47013.1-2015《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)-通用要求》和NB/47013.10-2015 《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)-衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)》相關(guān)規(guī)定。操作指導(dǎo)書應(yīng)根據(jù)工藝規(guī)程的內(nèi)容及被檢工件的檢驗(yàn)要求編制，并在首次應(yīng)用前進(jìn)行工藝驗(yàn)證。嚴(yán)禁無(wú)工藝規(guī)范或檢測(cè)作業(yè)指導(dǎo)書就開展TOFD超聲檢測(cè)工作。

3.6 盲區(qū)處理

采用TOFD超聲檢測(cè)在檢測(cè)對(duì)象的上、下表面存在檢測(cè)的盲區(qū)。在使用TOFD超聲檢測(cè)時(shí)，應(yīng)對(duì)鐵磁性材料補(bǔ)充表面百分之百M(fèi)T檢測(cè)；對(duì)復(fù)合板材料不銹鋼側(cè)補(bǔ)充表面百分之百PT檢測(cè)，對(duì)TOFD超聲檢測(cè)焊縫補(bǔ)充百分之百UT檢測(cè)。

3.7 檢測(cè)儀器

TOFD超聲檢測(cè)用到的儀器和探頭應(yīng)符合相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，且有產(chǎn)品質(zhì)量合格證明文件。儀器和探頭的組合性能應(yīng)達(dá)到：水平線性≤1%，垂直線性≤5%，靈敏度余量≥42dB，組合頻率與探頭標(biāo)稱頻率之間的偏差≤±10%。

3.8 耦合劑

實(shí)際檢測(cè)使用的耦合劑應(yīng)與檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)置和校準(zhǔn)時(shí)的耦合劑相同。

4 法規(guī)依據(jù)

TSG21-2016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的3.2.10.2.1條規(guī)定：壓力容器的對(duì)接接頭應(yīng)當(dāng)采用射線檢測(cè)（包括膠片感光或者數(shù)字成像）、超聲檢測(cè)（包括衍射時(shí)差超聲檢測(cè)TOFD、可記錄的脈沖反射法超聲檢測(cè)和不可記錄的脈沖反射法超聲檢測(cè)）。GB150.4-2011《壓力容器-制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收》的10.1.1條規(guī)定：容器的對(duì)接接頭應(yīng)采用射線或超聲檢測(cè)，超聲檢測(cè)包括衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)（TOFD）、可記錄的脈沖發(fā)射法超聲檢測(cè)和不可記錄的脈沖反射法超聲檢測(cè)。選用TOFD超聲檢測(cè)對(duì)超限設(shè)備的A/B類焊縫進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，是符合國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局頒布的安全技術(shù)檢測(cè)規(guī)程。

5 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)場(chǎng)制造的超限設(shè)備選用復(fù)合板材質(zhì)時(shí)，A/B類焊縫采用TOFD超聲檢測(cè)，即100%TOFD+100%MT（外側(cè)）+100%PT（內(nèi)側(cè)復(fù)合層）+100%UT后，局部再進(jìn)行RT射線檢測(cè)復(fù)驗(yàn)，檢測(cè)結(jié)果已能夠達(dá)到滿意的效果；選用碳鋼或低合金剛材質(zhì)時(shí)，A/B類焊縫采用TOFD超聲檢測(cè)，即100%TOFD+100%MT（內(nèi)側(cè)、外側(cè)）后，局部再進(jìn)行RT射線檢測(cè)復(fù)驗(yàn)，檢測(cè)結(jié)果已能夠達(dá)到滿意的效果。

綜上所述，在現(xiàn)場(chǎng)制造的超限設(shè)備選用復(fù)合板、碳鋼或低合金剛材質(zhì)時(shí)，可將TOFD超聲檢測(cè)方法大量推廣并應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)超限設(shè)備A/B類焊縫的檢測(cè)中，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)制造過(guò)程中多個(gè)工種高度交叉且連續(xù)作業(yè)，將現(xiàn)場(chǎng)超限設(shè)備制造工期予以縮短，減少前期制造資源籌備時(shí)的大量投入，達(dá)到合理控制整個(gè)項(xiàng)目投資的目的。