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(yīng)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。

1 TOFD檢測技術(shù)的原理

TOFD檢測技術(shù)也就是超聲波衍射時差法檢測技術(shù)，這一技術(shù)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(shù)，TOFD檢測技術(shù)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(shù)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]。

2 參數(shù)設(shè)計

近年來，厚壁壓力容器越來越得到廣泛的應(yīng)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(yīng)用的檢測技術(shù)是RT檢測技術(shù)以及TOFD檢測技術(shù)。以下就是對這兩種檢測技術(shù)應(yīng)用的對比。

表1-RT檢測技術(shù)和TOFD檢測技術(shù)在厚壁壓力容器檢測之中的試驗結(jié)果

通過上表可以看出，TOFD檢測技術(shù)對于厚壁壓力容器的檢測能力更強，精度更高。在應(yīng)用TOFD技術(shù)進行厚度壓力容器的檢測之中，應(yīng)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(yīng)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(nèi)就會出現(xiàn)漏檢的情況。因此，在應(yīng)用TOFD技術(shù)進行厚壁壓力容器的近表面檢測過程中，最好是應(yīng)用分層檢測的方法進行檢測。

3 工程的應(yīng)用

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(yīng)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。

3.1 檢測之前的準備

首先應(yīng)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(zhì)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。

3.2 深度的校準

在進行檢測之前，首先應(yīng)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(cè)孔加以校準。在對比試塊上放置掃查架，同時找到兩個側(cè)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(cè)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(cè)孔來校準。

4 結(jié)語

綜上所述，TOFD技術(shù)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(zhì)量的保障有著十分積極的影響作用。因此，在應(yīng)用TOFD技術(shù)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(guān)參數(shù)加以設(shè)置，并嚴格按照相關(guān)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(zhì)量與使用效果。