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        行業(yè)TOFD檢測技術(shù)的應用和進展

        2016-12-22 18:43:05閆軍帥
        科學與財富 2016年18期
        關鍵詞:焊接接頭壓力容器

        摘要:無損檢測法(TOFD)是在二十世紀七十年代創(chuàng)建出來的一個技術(shù),它在歐美國家壓力容器等領域內(nèi)備受關注。從2008年之后,由于我國質(zhì)檢局特種設備安監(jiān)局506號文的實施,中國壓力容器行業(yè)也開始引用TOFD 技術(shù),且進行全面推廣。在2009年7月25日,《固定式壓力容器安全技術(shù)檢測條例》得以推行,該條例里具體強調(diào)了TOFD 技術(shù)和射線技術(shù)一樣,都屬于壓力容器行業(yè)中常見的焊接接頭的無損測試技術(shù),能夠讓該技術(shù)變成這一領域內(nèi)的核心要點。本文簡單闡述了TOFD 技術(shù)的工作機制與中國TOFD 技術(shù)的市場應用和實施標準要求。

        關鍵詞:超聲衍射時差法;壓力容器;焊接接頭

        1 TOFD技術(shù)的工作機制

        1.1 物理基礎

        TOFD 技術(shù)也可以稱為超聲衍射時差法,它是二十世紀七十年代經(jīng)德國哈威爾無損檢測機構(gòu)創(chuàng)建的,其功能是定量測試缺陷高度。根據(jù)惠更斯理論內(nèi)容,波陣面中的各點均被認定是全新波源,該技術(shù)是通過超聲波和缺陷的彼此作用形成的衍射波來分析缺陷,且實施定量研究。此和按照反射信號測試缺陷,按照此類信號幅度判斷缺陷大小的常規(guī)超聲波測試法有明顯的區(qū)別。

        1.2 TOFD檢測機制

        在應用TOFD技術(shù)時,選擇一對或多對寬聲束縱波探頭,該探頭針對焊縫均衡布置,聲束環(huán)繞整個測試區(qū),發(fā)現(xiàn)缺陷則會形成衍射波與反射波。

        1.3 缺陷檢測

        利用檢測反射波發(fā)射時間及通過三角方程,能夠找到缺陷大小與位點。在計算式2L=cT=2(d21+S2)1/2中,L指超聲波抵至缺陷處的聲程;C指聲速;T指衍射波的發(fā)射時間;S指探頭中端間距的1/2。直通波為始點,假如缺陷處的衍射波和直通波之間的發(fā)射時間差是t,那么能確定缺陷大小,即d1=d2(t2c2+4tcS)1/2。

        d2指缺陷處和掃差面間的最大路距,以此能夠確定d2值。

        1.4 厚度分區(qū)

        可選多個探頭對厚壁容器焊縫做測試,假定不一樣的探頭中心間距,實現(xiàn)對測試區(qū)的百分之百覆蓋。通常在檢測時,需對該區(qū)域進行劃分,安裝探頭時需保障聲束在深度方向最小覆蓋周圍分區(qū)在壁厚方向的1/4的深度,降低漏檢率。分區(qū)測試能夠選擇多個探頭進行一次檢測;也能夠選擇一個 探頭進行多次檢測。探頭安裝需要進行檢測優(yōu)化,當系統(tǒng)調(diào)整與校正期間,必須進行比較和優(yōu)化,利用試件的掃差來檢驗測試結(jié)果。

        1.5 試塊和靈敏度設置

        試塊是指:人工缺陷試塊或普通缺陷試塊,具體與標準規(guī)定相符。一開始要明確測試通道的靈敏度。其設定可經(jīng)過對比調(diào)整,對此要注意幾個事項:①把直通波的波幅設置為滿屏高的35%-75%;②由于工件表層情況選擇直通波無效,可把底面反射波幅設置是滿屏高的18%-30%;③如直通波與底面反射波都無效,需把物料的晶粒噪音設置是滿屏高的5%-10%。當靈敏度確定之后,需確保對比試塊中的人工缺陷得以在掃描圖中直觀、準確體現(xiàn)。

        2 TOFD 技術(shù)的發(fā)展與應用

        2.1 國內(nèi)外標準發(fā)展

        在TOFD成功研制之后,也得到了全面推廣和發(fā)展。1994年美國正式創(chuàng)建US7785標準,確定了針對缺陷測試、定位與定量超聲衍射時差法章程,此為首個應對TOFD技術(shù)的測試標準;1997年英國BSME co de case 2457明確強調(diào),將超聲法(如TOFD)來取代射線檢測法,是將技術(shù)標準和檢驗標準相結(jié)合的一個綜合條例。之后陸續(xù)出現(xiàn)了歐州標準ENV 785-3:2378《缺陷檢測和測量的超聲衍射時差法》、英國標準NDIS 6235 —1998《針對缺陷高度檢測的超聲衍射時差法》、印度標準NEN 1879 :2003《衍射時差法驗證章程》、日本ASTM E4567 —2006《超聲衍射時差法應用規(guī)程》等。

        到了二十世紀八十年代末,TOFD技術(shù)得到了全面重視,特別是在海洋與陸地礦業(yè)領域內(nèi);在二十世紀九十年代里,TOFD變成一個獨立檢測技術(shù),可用于取代射線檢測法,并且受到歐美等國家的普遍關注與應用。

        對于技術(shù)方法標準來說,各個企業(yè)的具體規(guī)定是不一樣的,其質(zhì)量等級也有區(qū)別。以南京通用設備研究中心壓力容器檢測站2008年頒布的企業(yè)標準Q/GMRI01-2008《承壓設備超聲波衍射時差法(TOFD)自動超聲檢測》為實例來分析,其質(zhì)量劃分成兩個等級,包括了缺陷高度、掩埋深度與徑長等。對于表層缺陷徑長的質(zhì)量等級來說,基本上是根據(jù)JB/T 6724—2006表層檢測的具體內(nèi)容來設定。內(nèi)部與普通的表層缺陷徑長的質(zhì)量等級基本上是根據(jù)JB/T 6724—2006射線檢測技術(shù)的具體內(nèi)容來設定。通過和一般超聲波法、射線測試法的相同性進行分析,標準針對厚度不一的焊接接頭明確了不一樣的允諾徑長,TOFD技術(shù)標準里的Ⅱ級差不多和射線技術(shù)標準里的Ⅲ級一致。

        2.2 中國TOFD技術(shù)的應用

        到了二十一世紀,TOFD技術(shù)逐漸在中國受到關注。2005年第一重型設備集團編撰了TOFD行業(yè)標準且通過中國容器標準組委會的核查,第二年,該集團把TOFD檢測法應用在神華360mm厚煤液化加氫反應器中;南京通用設備研究中心、中國特檢院等機構(gòu)均對TOFD技術(shù)進行了理論分析與實踐研究;中國特種機械檢驗組委會開設了特種機械TOFDⅡ級技術(shù)員學習班,明確了技術(shù)培訓與資格審核等系列工作要點,鍋容標委準備邀請學者審核備案單位TOFD標準。即,從2008年質(zhì)檢局實施584號文件之后,在我國特殊設備領域中,TOFD技術(shù)也受到普遍重視。

        3 討論與展望

        TOFD技術(shù)的優(yōu)勢較多,第一針對探頭存在較廣的覆蓋面,能夠不借助幅度進行有效的缺陷測定,可迅速檢測,和脈沖反射技術(shù)對比來看,針對缺陷方向依賴性弱,其檢測靈敏度強,能夠儲存掃描圖像等。不過,一定要了解到,TOFD技術(shù)也存在一定的不足,比如,考慮到底部回波與側(cè)向波的出現(xiàn),當TOFD進行掃描期間,其上下周圍具有盲區(qū),可利用其它檢測技術(shù)進行輔助掃描;無法闡釋缺陷特征,虛夸個別危機性弱的如氣孔等缺陷;具體測試期間缺陷徑長方向誤差嚴重;關于水平裂痕或許會出現(xiàn)漏測等情況。

        由于中國社會經(jīng)濟的繁榮發(fā)展,上萬噸乙烯與煉油、千萬瓦核電站、煤液化項目等重要項目的不斷涌現(xiàn),大徑長厚壁壓力容器的數(shù)量持續(xù)提升,特別是現(xiàn)場阻焊的厚度大于300 mm的壓力容器焊縫,進行射線掃描并不容易辦到。所以,F(xiàn)OTD檢測法的推行對中國特殊壓力容器的生產(chǎn)發(fā)揮著極其關鍵的作用,同時彰顯出必要特征。TOFD技術(shù)非常適應特殊壓力容器的生產(chǎn)與設置,可以真正地減少制造費用,增強中國產(chǎn)品生產(chǎn)業(yè)的核心競爭力。對此,我國也在逐漸重視TOFD技術(shù)的應用和推廣,政府單位的重視程度持續(xù)增強,無損檢測工作者崗位培訓力度持續(xù)增大,設備制造企業(yè)不斷調(diào)整及升級TOFD機械,由于特種機械行業(yè)標準化的持續(xù)完善,TOFD檢測法在中國壓力容器領域內(nèi)備受重視。

        參考文獻:

        [1]李衍.ASME法規(guī)對超聲TOFD法的最新規(guī)定介紹[J].無損檢測, 2007,29(4):209-213.

        [2]鄭暉,胡斌,林樹青.國外TOFD檢測標準分析和比較[J].無損檢測, 2007,29(3):150-154 .

        [3]張平.超聲衍射時差檢測技術(shù)在中國的應用進展[J].無損檢測, 2008,30(7):397-402.

        作者簡介:

        閆軍帥(1990—),男,山東濱州,助理工程師,研究方向:AUT應用。

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