TOFD超声成像检测技术在压力容器检验中的应用研究

2019-01-03支紫矞

中国金属通报 2019年10期

支紫矞

（江西省锅炉压力容器检验检测研究院南昌分院，江西南昌 330006）

压力容器是化工行业必不可少的核心设备，但由于其受外部环境影响较大，极易发生危险，所以对其检验技术的要求也越来越高。TOFD作为一种新型检验技术，较其他同类技术而言更能安全有效的对压力容器进行检验。所以我们要对TOFD技术进行具体分析，使其在压力容器检验中发挥更大的作用。

1 TOFD技术在压力容器检测中的重要性

我国对压力容器的使用涉及到工业、军用、民用等各个领域，尤其是石油化工领域，占据了压力容器总使用量的50%。所以，为保证压力容器的使用安全，我国在对其检验技术的选用上尤为重视。TOFD超声成像检测技术作为新兴技术，在检测能力及检测效率上都表现出它超越其他技术的独特优势。首先，TOFD超声成像检测技术可以有效的定义多个压力容器检验指标，并能在高效检验的基础上保证检查结果的准确性。其次，TOFD超声成像检测技术是一项现代化的高科技检验技术，能够把计算机、超声以及成像技术合为一体，实现压力容器检验的多方位联合操作。这种方法能够有效反应压力容器的各项指标，有利于保障检验的准确性。最后，TOFD超声成像检测技术作为现代化科技，实现了自动化、智能化作业，其操作难度大大降低，为检验工作顺利开展提供了基础保障[1]。

2 TOFD超声成像检测技术在压力容器检验中的应用

2.1 设备的合理选用

经过多次的实际运用表明，TOFD超声成像检测技术是如今压力容器检验最好的选择。为了保证其能够在未来工作中发挥更好的效果，对该技术所用的设备也要进行合理的选用。如对检测探头的选用方面，不同压力容器是要利用不同探头去进行检验的。小于75mm的部件需要通过单探头扫描的方式进行检测分析；面对不同行业的不同压力容器，检测时要结合行业标准来对检验设备进行多样化的选用。同时，在面对一些如高衰减材料等特殊材料时，探头内晶片的大小及工作频率也都会影响到检验结果。所以，要对其进行合理的调整，防止对技术应用不合理造成检验结果的失误，给压力容器的安全带来不利影响。

2.2 调整增益水平

在对TOFD超声成像检测技术的应用过程中，主要通过横向纵波的技术，运用镜面反射的原理对压力容器进行检测，没有采用传统的波幅法原理。但在实际应用的过程中发现，该技术还是会受到增益水平的影响，导致其灵敏性降低。所以，技术人员要采取针对措施，调整增益水平，来保证TOFD超声成像检测技术的工作质量。可以将TOFD与超声波B扫描技术相结合，达到对压力容器中缺陷的有效检测。其实，TOFD技术在运行工作时有一套特有的压力容器检验增益标准，其具体要求是超声波表面波高要达到全屏高度的百分之四十到九十才能开始对后续内容的检测。同时，由于压力容器中内容的状态和材质不同，如气体、液体的介质不同，声波在传输过程中的速度也会出现明显的差别。所以，要想TOFD超声成像检测技术能够在实际应用中顺利进行，就要对其增益效果进行适当的调整，以确保检测工作能够安全有效的进行[2]。

2.3 提高检测强度

TOFD超声成像检测技术的应用为压力容器的安全稳定运行提供了有效的保障。作为一种便捷稳定的新型技术，其对压力容器的检验也不是一成不变的，要做到具体问题具体分析，提高TOFD技术的检测强度，为压力容器的检验提供更多的帮助。如在对TOFD超声成像检测技术的使用上，要时刻注意压力容器的自更新状态和应用材料的更新，根据不同类型压力容器的差异更换对其的检测力度，避免单一的检测标准使检测结果产生偏差。TOFD超声成像检测技术检测程度的加强有利于保证压力容器质量安全，为其使用过程的安全与稳定提供基础保障。

2.4 加强数据分析

在利用TOFD超声成像检测技术进行检测时，要加强其数据分析能力，以保证检测过程能够科学有效的进行。在检测中要对数据进行具体分析，根据扫描过程中发现的缺陷的距离，保证缺陷处数据的稳定性和有效性，以便工作人员排除故障，保证压力容器的安全。因此，加强数据分析是对压力容器安全性和结果有效性的一大保证，为TOFD超声成像检测技术在压力容器中的有效应用提供了数据支持。

3 TOFD超声成像检测技术在压力容器检验中的局限性及解决措施

TOFD超声成像检测技术在压力容器检验中的优势地位是其他技术不可比拟的，但TOFD技术也会受一些条件的影响，有一定的局限性。

第一，检测盲区、三十八度角及测量误差等都是影响TOFD超声成像检测结果的固有因素。首先，在TOFD技术的检验中，盲区问题是影响检测结果的一大因素。压力容器的上、下表面存在的盲区是不同的。一般情况下，下表面盲区面积通常在1mm以下，无论是反射波盲区还是轴偏离盲区，对检测结果的影响都不大，可以忽略不计或利用平行扫描法或二次偏移扫描法来避免盲区误差。而压力容器的上表面是盲区较大的部分，很难对其进行避免。所以，为了减小其对TOFD的检测结果的影响，工作人员可以对探头、扫描频率及反射方式等进行适当的调整，最大程度的减小压力容器上表面的盲区面积，以此来提高TOFD技术检验结果的真实性。其次，38度角也会对测量结果产生影响。经过实验表明，当TOFD超声波已入射角度三十八度射入检测时，其波幅会大幅度降低，使检测结果出现误差。所以在检测时，工作人员要尽量选取反射幅度强的角度进行探测，以保证检验结果的稳定可靠。最后，在TOFD超声技术的检验中，测量误差对结果的影响是很大的。作为精密的检测仪器，其检测过程是十分复杂的，其测量结果也可以说是失之毫厘，差之千里，一个环节的数据出现细小误差，就可能导致结果的大幅度变化。测量误差出现的原因可能与测量仪器精确度和工作人员的检测能力有关。所以，企业要不断加强对TOFD超声成像技术测量仪器的研究，聘用此方面的专家成立研究小组，对测量设备的改进方法进行研究；也可以进口国外的先进设备投入使用，减小测量误差；同时还要加强对测量人员的专业化培训，使其有足够的能力进行压力容器的检测分析；也可以成立相应的奖惩制度，提高工作人员对检测工作的重视程度，尽可能做到完全消除人为因素对测量结果的影响。通过这些方式来提高测量结果的准确性，能够有效提高检测工作的效率，将测量结果的误差最小化。

第二，对缺陷的定性识别难度较大。当检测过程中对定性要求较高时，必须使用参考块来进行缺陷图特征的比较分析，也可以使用其他非破坏性的检查方法，例如射线照相检查的方法作为辅助手段，配合结果的检测。

第三，对粗晶材料的检测有一定困难。粗晶材料制作的压力容器因为材质原因，在进行TOFD超声检测时会产生大量的噪声，对超声波的反馈有一定的影响。所以在对其进行检测的过程中，工作人员可以探头进行有针对性的选择，利用低频探头降低超声频率，以促进其结果的反馈。还可以提高检测仪器的系统性能，使设备具备抵抗噪音的能力，以此来提升TOFD技术的检测能力[3]。

第四，难以检测横向缺陷。TOFD超声波检测技术主要采用平行扫描的形式进行工作，对压力容器的缺陷进行扫描分析。但平行扫描的形式存在一定的弊端，很容易出现遗漏问题造成横向缺陷。在对几何形状较为复杂的设备或体积较小的线状或点状缺陷进行检测时，平行扫描就很容易出现横向缺陷。在面对这种问题时，工作人员要对有特殊性的复杂设备进行分类，然后特定方式进行扫描，可以通过多次检测或方向调整的方式对其进行检测，以求减少横向缺陷的出现。

第五，对点状缺陷的测量尺寸存在误差。在压力容器上，点状缺陷的存在有着多且分散的特点。对于分散性的缺陷，在对其进行检测的时候一定会出现一定的误差。工作人员可以利用单脉冲超声检测法或动态无损检测法对其进行检测，以保证能够对压力容器的每一个缺陷都作出准确的测量。