TOFD技术在承压设备无损检测中的应用观察

2016-07-14黄慧

科学中国人 2016年30期

关键词：检测仪盲区信号

黄慧

柳州市特种设备检验所

TOFD技术在承压设备无损检测中的应用观察

黄慧

柳州市特种设备检验所

做为一种超声检测新技术，TOFD技术不仅检测的准确度非常高，检出缺陷的效率也很高，因此，与承压设备的安全运行关系密切。本文简单介绍了TOFD技术的原理及优势，探究了TOFD技术在承压设备无损检测中的具体应用。

TOFD技术；承压设备；无损检测

通常，承压设备处理的介质的大多数是容易燃烧、爆炸或者温度较高的物质，因此，若在作业时产生故障，会对生命安全产生严重的威胁。所以，必须要完善对这种设备的管理方式、强化检查力度，保障承压设备使用的安全性。

一.TOFD技术的基本原理和使用优点

（一）TOFD技术原理

与波长相比，检测物的孔或障碍物大小比其小或较接近时，会产生衍射现象。因此，当发出的超声波通过裂纹时，就会产生衍射波，并且衍射波会在端角与裂纹处发生叠加的作用，探头接收这种衍射波，并对其做出检测，从而判断出缺陷的深度以及大小情况。

（二）TOFD技术的优势

至今为止，TOFD技术主要用于无损检测设备内部构件、监控裂纹扩展情况，其优点主要有：（1）简便快速，通常采用非平行方式扫描，不用锯齿扫描，只需一人操作；（2）穿透性较高，检测范围广，可检测管道环焊缝、球罐等；效果好，工作量小，无污染；（3）该技术非常可靠，声束角度地衍射信号波幅不会对其产生影响，因此，可以精准地检测出设备各方向的缺陷，缺陷检出率非常高；（4）成本低，对人体危害较小，可以进行交叉作业、效率高；（5）实施在线检测，为以后的设备检测提供对比数据；（6）定位缺陷准确度高，可以通过数字的方式对检测数据进行永久保存［1］。

二.在承压设备无损检测中TOFD技术的实际应用

（一）无损检测的准备过程

在对承压设备进行无损检验前，应当根据检测对象的不同，准备相应的检测设备。将TOFD技术应用在承压设备无损检验时的所做的准备工作要充分，首先，设定好TOFD技术的使用设备—超声波检测仪的所有参数、安装好探头、并调节好它的灵敏度，其中需要注意的是，安装探头时，必须设定好它的频率、晶片大小以及中心距等参数。对于要检测的承压设备而言，若设备的壁相对较薄时，建议使用频率较大的探头，探头处于设备上表面处，同时，一定要确保直通波和底波时间的时间差不会少于20个周期。当承压设备的壁较厚时，对其进行无损检测时，建议使用频率较低的探头，并确保探头的处于设备的下表面处。与此同时，确保TOFD两探头的中心频率差维持在20%之内，以保证信号能够进行全面性地覆盖。另外，由于检测仪的灵敏度会直接影响着检测的增益值，因此，在对承压设备进行无损检测之前，相关的技术人员应该适当调节检测仪的灵敏度，通常情况下，设定灵敏度的主要依据是检测目标的具体情况，比如，直通波波幅的大小经常调整至满屏的百分之四十。还有，在对承压设备进行无损检测前，还应当设定好平均化的信号处理、扫描的增量、脉冲重复的频率大小等相关参数，以确保检测目标可以接收到全面、可靠的信号，进而获得有效的TOFD图像［2］。

（二）对承压设备的缺陷进行定位、分类

承压设备在长期的使用过程中，会受到很多因素的影响。例如，埋地压力管道因受到应力腐蚀、内腐蚀裂缝、外力破坏等因素的威胁，使得裂缝情况各种各样。所以，在对承压设备进行无损检测时，应该利用TOFD技术对缺陷的类型、长度、埋藏深度、位置等进行检测，该过程中，可以通过衍射波信号判断不同缺陷的类型。如果检测过程中的底波发生中断的现象，可以通过耦合损失方法对其校正，也可以将其向着长期传递的方向进行移动，便可以把这种裂缝它归为表面开口型的。如果在对设备进行无损检测的过程中呈现上下端部均有衍射信号的现象，即可将这种缺陷归为埋藏型。与此同时，TOFD技术在承压设备无损检验的实际应用中，可能会因为侧向波信号微弱、底波等因素，产生某些缺陷检测遗漏的现象，所以，具体的操作过程中，最好进行重复的检测，即用检测仪对承压设备进行多次的扫描，避免缺陷漏检，同时，详细记录检测数据，并进行全面分析，通过平行扫描、脉冲绘波法等方法对有疑问的检测数据进行验证，从而取得更为全面的信息，以保障检测结果的准确性。

（三）对检测盲区进行补充检测、并分析数据

在使用TOFD技术检测承压设备的缺陷时，一定不要漏掉对一些盲区进行补充检测。通常，上表面盲区主要是由直通波信号引起的，当缺陷的信号隐藏于直通波中的时候，检测仪将检测不到这种缺陷的信号，便不可以分析缺陷信号，最终使缺陷定位的准确度降低。与此同时，在正常的无损检验中，当设备焊接缝隙的大小在5.0cm以下时，导致的上表面盲区的厚度将占总厚度的五分之一。因此，在实际的检测作业中，必须重复检测流程，并重视盲区的检测，来提升检测的精确程度。比如，可以通过选择宽频带窄脉冲探头、减小PCS、变更探头参数等方式较小扫查盲区，同时运用冲反射法、渗透等检测方法对盲区进行补充检测。在对承压设备进行扫描时，检测仪上的探头会接收相应的衍射波，并通过专业的计算机软件合成TOFD图像，之后便可以通过分析该图像，判断承压设备缺陷的类别。其中数据分析的过程十分关键，相关的技术人员应当确保数据的科学、合理性，并根据信号的特点来分析TOFD图像以及扫描信号。例如，通过尖端衍射信号的相位，定性、定量分析设备的缺陷信号，并将其以数字化的方式存在计算机中，为盲区以及之后的检测提供相关的资料［3］。