TOFD超声成像检测技术在压力容器检验中的应用

　　随着科学技术的进步以及特种设备安全运行的需要,大批新型技术被应用到特种设备检验中,TOFD超声成像检测技术(Time ofFlightDiffractionTechnigue)便是其中之一。它依靠超声波与缺陷端部的相互作用发出的衍射波来检出缺陷并对其进行定量,尤其适合厚壁压力容器的检验。

　　1 TOFD超声成像检测技术的原理

　　TOFD超声成像检测技术是20世纪7O年代由英国哈威尔无损检测中心首先提出的。超声波入射到线形缺陷时,在缺陷的两端除普通的反射波外还会产生衍射波,衍射能量可以在很大角度范围内传播,基于这个原理,TOFD技术主要采用一发一收两个探头,发射探头发射横向纵波,沿表面传播的一束声波和工件背面的镜面反射被接收探头接收,形成固有参考信号:焊缝中的横向纵波遇到缺陷后在缺陷尖端产生衍射波,如果缺陷有足够的自身高度,缺陷两端点的信号在时间上将是可分辨的,根据所记录的衍射信号传播时差就可以判定缺陷高度的量值[1, 2]。

　　2 检测

　　2.1 被检设备要求

　　清除被检设备扫查区域内焊接飞溅、附着物、涂层等影响探头移动、耦合和声束入射的因素。采用有效且适用于被检材料的介质作为耦合剂,通常使用水、耦合凝胶或软膏、润滑脂和油。为了改善超声耦合和保护被检工件,可以采用环保润湿剂和防腐剂等水添加剂。如果被检工件温度低于0°C(32u),可以采用甲醇或相似的介质。如果被检工件温度过高,应该对被检工件表面或探头进行冷却或使用专门设计的高温耦合剂。选用的耦合介质应在一定的温度范围内保证稳定可靠的检测。

　　2.2 检测仪器

　　TOFD检测系统一般由专用计算机系统、软件、探头和探头支架几部分组成,为了适应厚壁容器的检测需要,一般具有多个通道,用于实现探头类型及型号的组合,TOFD检测过程中,一般根据所检工件的材料、厚度选择探头的型号以及组合方式。

　　(1)探头选择

　　75mm以下的工件一般使用单探头扫描,检测铁素体钢时可以根据表1选用合适的探头,对于奥氏体或其它高衰减材料,需要降低探头公称频率和增加晶片尺寸。75mm以上的工件则需要采取一定的探头组合方式进行扫描,组合方式可以参照表2[3]。

　　(2)探头中心距(PCS)的调整

　　检测前,必须对TOFD检测探头间距(PCS)进行调整,以获得对特定深度缺陷的最佳检测结果,TOFD检测的最佳探头间距(PCS,见图1)计算公式为:PCS=2dtgθ

　　式中:

　　d—缺陷深度

　　θ—探头角度

　　2.3 设备调校

　　(1)增益调整