摘 要：TOFD檢測技術(shù)（衍射時差法超聲檢測）是當前無損檢測領(lǐng)域的前沿技術(shù)之一，以其成像直觀、圖像易于長期保存、缺陷自身高度與深度測量精準、安全無輻射等優(yōu)點，在承壓類特種設(shè)備的檢測中已得到廣泛應(yīng)用。本文介紹了TOFD檢測技術(shù)的基本原理、優(yōu)缺點與實際應(yīng)用中的適用性。

關(guān)鍵詞：無損檢測;TOFD檢測技術(shù);焊接接頭

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，特種設(shè)備的使用量逐年增長。無損檢測在特種設(shè)備的安裝、制造、改造和維修中具有舉足輕重的作用，而TOFD檢測技術(shù)（衍射時差法超聲檢測）作為無損檢測技術(shù)的前沿技術(shù)，較傳統(tǒng)無損檢測技術(shù)有其獨有的優(yōu)越性，但其局限性與不足也應(yīng)在實際操作中加以考慮。

1 TOFD檢測技術(shù)基本原理

TOFD檢測技術(shù)利用惠更斯原理，將一對頻率、角度和尺寸相同的縱波斜探頭按照一定的距離，即探頭中心間距（PCS），以對稱、非對稱或斜向的方式放置于焊接接頭兩側(cè)。若焊接接頭中無缺陷，那么通過接受探頭僅會接受到從發(fā)射探頭沿工件以最短路徑到達接收探頭的直通波，與從發(fā)射探頭經(jīng)底面反射到接收探頭的底面發(fā)射波。若焊接接頭中有缺陷，那么接收探頭將會額外接收到缺陷上下兩個端點產(chǎn)生的衍射波。由于超聲波在異質(zhì)界面處會產(chǎn)生波形轉(zhuǎn)換，如縱波轉(zhuǎn)換為橫波，兩種波在同種介質(zhì)中波速不同，這就造成了接收探頭接收兩種波存在時間差，即衍射時差法超聲檢測技術(shù)的由來。

2 TOFD檢測技術(shù)優(yōu)缺點

TOFD檢測技術(shù)在多方面具有優(yōu)越性。

第一，對定位缺陷有非常高的精度，尤其是對于缺陷深度與缺陷自身高度，這兩個缺陷的參數(shù)對于評估缺陷對于安全性的影響來說有特別重大的意義。

第二，借助軟件分析與保存相關(guān)數(shù)據(jù)與圖片，對比傳統(tǒng)無損檢測來說更為直觀，且可以做到長期保存。

第三，由于依靠的是衍射信號，不依賴于波幅高低，因此TOFD檢測技術(shù)有較高的缺陷檢出率。但TOFD檢測技術(shù)依然有其局限性與不足。TOFD檢測技術(shù)存在上下兩個表面的盲區(qū)，下表面盲區(qū)，可以通過偏置非平行掃查來解決，但上表面盲區(qū)需要依靠其他手段輔助檢測，如磁粉檢測或滲透檢測搭配常規(guī)超聲檢測的方式解決。

3 TOFD檢測技術(shù)適用性分析

TOFD檢測技術(shù)雖然是目前較為先進的無損檢測技術(shù)，但使用該技術(shù)門檻較高，須在各方面要素均滿足的條件下才能實施，具體要求如下：

第一，檢測儀器和探頭須校準，應(yīng)確保設(shè)備的水平線性、垂直線性、組合頻率、靈敏度余量和儀器的衰減器精度等組合性能滿足檢測標準的相關(guān)規(guī)定。

第二，應(yīng)配備滿足檢測要求的對比試塊、掃查面盲區(qū)高度測定試塊、聲速擴散角測定試塊。在某些檢測標準中規(guī)定，檢測等級較高時，還應(yīng)配備符合要求的模擬試塊。

第三，對掃查面打磨要求高。在某些檢測標準中要求打磨應(yīng)清除焊接飛濺、鐵屑等雜質(zhì)，表面應(yīng)平整，表面粗糙度應(yīng)不低于12.5微米。但在實際工作中，表面粗糙度應(yīng)不低于12.5微米的要求是不能滿足現(xiàn)場的檢測要求的。要達到良好的耦合效果，表面粗糙度應(yīng)達到6.3微米或3.2微米。掃查面打磨不好，不但間接影響工作效率，甚至直接影響TOFD檢測圖像的質(zhì)量，或者完全無法得到TOFD檢測圖像。

第四，實施TOFD檢測人力成本高。鑒于目前在實際工作中掃查面打磨難度較大、打磨質(zhì)量較差的現(xiàn)實，實施TOFD檢測需要四人同時完成。即第一人須按壓探頭，保證探頭與母材表面貼合良好;第二人須扶持編碼器，保證編碼器滾輪不能出現(xiàn)打滑、空轉(zhuǎn)等現(xiàn)象;第三人須對探頭移動區(qū)域施加耦合劑（一般為水），保證探頭與母材表面耦合良好;第四人須做好記錄工作并操作儀器，觀察圖像質(zhì)量，協(xié)調(diào)其他三人保證TOFD檢測圖像的連續(xù)與完整，符合相關(guān)檢測標準的規(guī)定。

第五，實施TOFD檢測的效率不高。由于掃查面打磨質(zhì)量較差，表面耦合不良，實施檢查時須多次反復(fù)操作才能得到合格的TOFD檢測圖像。且實際檢測過程中，對檢測空間要求較高。如某些狹小空間無法容納掃查器或操作掃查器的三人，造成檢測效率低下，甚至無法檢測。

第六，TOFD檢測無法對缺陷定性。TOFD檢測技術(shù)比較有把握區(qū)分上表面開口缺陷、下表面開口缺陷和埋藏性缺陷，但難以對缺陷的性質(zhì)進行準確地判斷。對于需要確定缺陷性質(zhì)的特種設(shè)備定期檢驗，須補充使用其他無損探傷方法，如射線探傷等無損檢測手段來確定缺陷的性質(zhì)。

4 結(jié)束語

綜上所述，在校準了設(shè)備、補充了相關(guān)試塊、配備了合適的人員后，可以對表面打磨情況良好、檢驗時間充裕的承壓類特種設(shè)備進行TOFD檢測。隨著時間的推移，TOFD檢測技術(shù)會得到更多的無損檢測工作者的重視，使用TOFD檢測技術(shù)的企業(yè)機構(gòu)及其人員會越來越多，可以肯定TOFD檢測技術(shù)在不久的將來會得到越來越廣泛的應(yīng)用和更加深入的推廣。

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作者簡介：

陳立鞍（1985- ），男，遼寧鞍山人，本科學歷，工程師，研究方向：特種設(shè)備安全。