结合TOFD与脉冲反射法的复合超声检测系统的研制

    目前，国内外对电站设备开展寿命评估已经成为发展趋势。通过以寿命评估为基础的寿命管理，可以优化电厂的资金投人，降低机组的事故停机率，延长机组的服役寿命，降低电厂的成本。部件寿命评估主要分为对缺陷部件进行安全性及剩余寿命评价和无缺陷部件进行蠕变疲劳寿命计算，而要对缺陷部件进行安全性及剩余寿命评价，其最基础的工作就是对缺陷的尺寸进行精确测量。而目前常用的射线检验及脉冲反射式超声波检验方法想要对各种缺陷的尺寸进行精确测量是非常困难的。当前，采用超声时差衍射技术(TOFD)对缺陷尺寸进行精确测量被认为是一种先进、可靠的检测方法，但它在对焊缝检测中还是存在不可检测的盲区。为此，笔者在该方法的基础上研制了结合TOFD与脉冲反射式超声技术的复合检测系统。

1  TOFD技术

超声TOFD技术不受缺陷的方向以及那些不能被射线成像方法检测到但与检测工件表面垂直的面状缺陷和裂纹等诸多因素的影响。其主要缺点是检测焊缝时存在上下表面盲区。由于在焊缝的形成及长时间的承载过程中，焊缝的根部及上表面都是缺陷容易产生及扩展的区域，盲区的存在会漏检较严重的缺陷，大大降低焊缝检测的可靠性。

2  TOFD检测盲区

TOFD检测在靠近扫查表面存在盲区Dds，其由直通波导致。此扫查表面盲区的深度为:

    如果实际检测中使用标称频率7 MHz, 1. 5个循环，脉冲持续时间tP=210 ns,60’人射角的探头，声速5 900 m/s，探头间距100 mm，工件板厚32 mm。在此检测条件下，根据式(1)和(2)，可以计算出上表面盲区Dds = 8. 3mm，下表面盲区Ddw =1. 6 mm.

计算结果表明，超声TOFD检测的上下表面盲区不能够被忽略，尤其是上表面的盲区更大。使用TOFD检测时还需要用其它检验方法来弥补其盲区的不足，以提高近上下表面缺陷的检出率。

3  TOFD与脉冲反射法超声复合检测系统

    为了既能发挥超声TOFD技术的优势，同时又能弥补它的不足，笔者设计了结合TOFD与脉冲反射法的超声复合成像检测系统。

3.1扫查装置

    扫查装置主要由小车本体、车轮、旋杆、探头支架和探头夹持装置等组成。

3.1.1小车本体

    探头支架通过螺栓可与探头夹持装置方便地连接，这种结构保证了探头支架可以方便地从小车上拆装。

3.1.2车轮

    通过滚动车轮带动小车，进而带动探头进行沿焊缝方向的运动，完成对整条焊缝的扫查。

3.1.3旋杆

    与小车车轮轴相连，将旋转通过转向装置转换为小车车轮的转动。