徐洋 劉洋 李鋼
鞍山市檢驗檢測認證中心 遼寧鞍山 114004
TOFD對于缺陷的檢測有著很高的檢出率以及精準度,而且檢測的過程也十分安全。因此,在厚壁壓力容器的近表面檢測之中,TOFD的應用可以對實現(xiàn)對其缺陷的精準高效檢測,相比較普通的RT檢測而言,其檢出率超過RT的40%左右,對缺陷的定量精度誤差僅僅為1毫米到2毫米。
TOFD檢測技術也就是超聲波衍射時差法檢測技術,這一技術就是通過超聲波和缺陷部位相互作用所發(fā)出的衍射波來實現(xiàn)對缺陷的檢測,并對其進行定量。相比較傳統(tǒng)的超聲檢測技術,TOFD檢測技術是完全不同的,因為傳統(tǒng)的超聲檢測是通過缺陷處反射出的能量大小來實現(xiàn)對缺陷的判斷,但是TOFD技術卻有效克服了傳統(tǒng)超聲檢測之中的這一缺點,對缺陷的檢測以及定量不會受到聲束的角度、探測的方向、被檢測表面的狀態(tài)以及壓力等的諸多因素影響[1]。
近年來,厚壁壓力容器越來越得到廣泛的應用,對于這一類的厚壁容器,在進行近表面的缺陷檢測之中,可以應用的檢測技術是RT檢測技術以及TOFD檢測技術。以下就是對這兩種檢測技術應用的對比。
表1-RT檢測技術和TOFD檢測技術在厚壁壓力容器檢測之中的試驗結果
通過上表可以看出,TOFD檢測技術對于厚壁壓力容器的檢測能力更強,精度更高。在應用TOFD技術進行厚度壓力容器的檢測之中,應用一組探頭掃描一次而完成的檢測將會有著最高的檢出效率。通常情況下,對于厚板都會采用尺寸較大的晶片以及頻率較小的探頭。因此,在對200毫米以上厚度的厚壁壓力容器近表面的檢測之中,通常選擇40度到50度角度的探頭,其頻率在2MHz到5MHz之間,晶片的尺寸在10毫米到20毫米之間[2]。以下是其聲束的半擴散角公式:
在這一公式之中,γ表示的是半擴散角,F(xiàn)表示的是擴散因子,λ表示的是波長,D表示的是晶片的尺寸。
如果所選探頭的角度為50度,頻率為2MHz,晶片的尺寸是10毫米,其半擴散角λ是4.82°,因此在模塊之中,聲束的有效角度是 13.24°到 22.88°
通過模塊之中聲束的有效角度,能夠得出,在鋼中折射角的公式為:
在這一公式之中,α表示的是聲束的角度,β表示的是近表面焊縫的折射角,C1表示的是模塊之中的聲速,C2表示的是鋼中的聲速。通過這一公式可以得出,在鋼中的折射角是32.47°到73.88°。因此,在非平行掃查過程中,PCS(2s)最佳的選擇應該是:
在這一公式之中,2s表示的是探頭之間的間距,D表示的是焊縫的厚度,θ表示的是探頭的角度。如果D是150毫米。S的值就是119.18毫米。通過以上的折射角度和1/2PCS的值就可以得出聲束的覆蓋范圍是34.46毫米到187.39毫米,因此,在上表面就會有4.34毫米的一個盲區(qū)存在,由于受到其他一些因素的影響作用,盲區(qū)的實際值可能比其理論值更大[3],所以,在盲區(qū)之內就會出現(xiàn)漏檢的情況。因此,在應用TOFD技術進行厚壁壓力容器的近表面檢測過程中,最好是應用分層檢測的方法進行檢測。
在對規(guī)格是φ6100mm×152mm的厚壁壓力容器進行近表面的檢測過程中,會應用到一臺omniscan mx TOFD檢測儀,一臺筆記本電腦,兩對5MHz的探頭,一對12.5毫米、2.5MHz的探頭,一對45度的模板、一對60度的模板和一對70度的模板,一只編碼器,一個掃描架和若干根連接線。
首先應該對被檢測的厚壁壓力容器基本情況做到全面的了解,然后對其材質工藝之下所需要檢測的缺陷類別做到全面了解,再進行檢測工件的準備工作。對近表面焊縫的外觀、高度以及寬度進行檢查,再對其平整度進行檢查。通常情況下,如果機加工表面的粗糙度不超過6.3μs,噴丸表面的粗糙度不超過12.5μs就符合要求的標準,此時可以對檢測的區(qū)域進行確定,并將檢測區(qū)的寬度以及焊接的中心線畫出。
在進行檢測之前,首先應該進行深度的校準。在對第一通道進行校準時,選擇的試塊深度是25毫米的φ2毫米側孔加以校準。在對比試塊上放置掃查架,同時找到兩個側孔缺陷的衍射波。通過掃描。找到其上端衍射波的深度是24毫米。然后將其深度校準為24毫米,誤差低于1.47毫米。在對第二通道進行校準的過程中,選擇的試塊中深度是62.5毫米φ3毫米的側孔來校準。在對第三通道進行校準的過程中,選擇的是深度為112.4毫米φ6毫米的側孔來校準。
綜上所述,TOFD技術在厚壁壓力容器的檢測之中有著強大的優(yōu)勢,可以對容器近表面的缺陷做到精準的檢測以及定量,這對于厚壁壓力容器質量的保障有著十分積極的影響作用。因此,在應用TOFD技術進行厚壁壓力容器的近表面檢測過程中,一定要按照標準的要求對相關參數(shù)加以設置,并嚴格按照相關的流程與方法進行檢測。這樣才能實現(xiàn)對厚壁壓力容器近表面缺陷的有效檢測,保障厚壁壓力容器的質量與使用效果。