超声衍射时差技术的标准化

　　超声衍射时差技术(简称TOFD)是近年国际上被广泛认可的超声检测新工艺,具有自动化、检测速度快以及显示结果直观等特点。该技术的标准化实施符合我国《国家标准化发展纲要》和《标准化“十一五”发展规划》中对装备制造业标准和检测技术标准等十个重点领域的标准体系建设的要求。

　　1　TOFD技术简介

　　TOFD技术原理及成像方法如图1所示。该方法是通过检测缺陷端部的超声衍射波信号来对缺陷的位置和大小进行测量,而传统的脉冲回波法是将缺陷反射波幅的大小作为缺陷定量依据的。在TOFD检测中,除可显示A型波形图外,还可以得到B扫描图像,检测结果更为直观,将工业超声检测评估从一维信号分析向二维图像诊断推进,是超声检测的一次重要创新。同时,TOFD技术还具有检测速度快、精度高、缺陷检出率高以及定位准确等优点,在焊缝检测中的应用日益广泛。

　　2　国际TOFD标准化现状

　　目前美国、欧盟和日本等国家已掌握了TOFD技术并进行产业化,形成了具有此技术特征的仪器设备产业优势,在各国标准组织的协调和产业推动下相继发布了相应的标准规范。英国率先在1993年对TOFD确立了标准规范14751—2004。

　　2000年,以BS 7706—1993作为主要参考标准建立了欧盟标准ENV 583-6:2000[2]。美国标准ASTM E2373-04[3]规范了TOFD方法,并于1996年先后在ASME Code Case no. 2235[4]和ASMECode Sec.V Part.4 App.E中得以认可。日本于2001年也制定了相关标准NDIS 2423—2001[5]。

　　ASME锅炉压力容器规范(BPVC)中规定,动力锅炉和压力容器对接接头用射线照相进行无损检测。1996年美国石油公司向日本某压力容器制造厂订购了壁厚很大的压力容器,日方为采用TOFD法取代射线照相,对其环焊缝的检测作了试验,并于1997年2月向美方提出申请。美方为判断该方法的有效、实用性,用与实际容器相同的材质和板厚制作了一系列含缺陷焊接试样,要求日本检测咨询公司会同验证。日方用实际使用的TOFD检测装置对这批试样进行扫查,对检出缺陷进行测深、测高和测长,并与实际数据一一对照。验证结果表明,TOFD法对规定值以下的缺陷尺寸均能检出。缺陷定位与测长误差≤1.0 mm,缺陷测高误差为-0.05~2.6 mm。日方在报告中将上述情况作了小结,提出TOFD法可用于美方所订购的压力容器焊缝检测。双方在旧金山美国石油公司石油联合企业内召开了最终采纳会议。ASME及BPVC委员会认可了这一案例,并命名为案例2235-1。随后案例2235又经1999,2000和2001年三次修订[6]。

　　3　国内TOFD标准化进程

　　随着我国工业化进程的推进,国内石油化工、天然气管道、压力容器和航空航天等领域在引进设备的同时也率先开始使用TOFD技术,并逐渐被国内其它相关领域接受和应用。同时,相关技术规范的基础研究、试验验证和标准制定的缺乏限制了TOFD技术在国内的进一步推广。在西气东输和三峡建设等重大项目超声检测实施过程中,暴露出来两个方面的问题:仪器设备全部依赖进口以及检测工程实施和验收缺乏标准规范的支持。