衍射时差法超声检测(TOFD)技术在工程施工中的应用.pdf

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工程技术1E& C Technology
衍射时差法超声检测TOFD)技术
在工程施工中的应用
吴俊王超
中国石油天然气第七建设公司山东青岛26061
摘要作为焊接接头无损检测方法的一种,TOFD技术因其具有其它检测方法无法具备的优点近年来被越来越多的业内
人士所认知,在工程建设领域中逐渐得到广泛的应用。
关键词焊接接头无损检测TOED检测
中图分类号rE6s2文献标识码B文章编号1672.9323(2012040087-03
衍射时差法超声检测(TOFD)技术在近年来被越来越多的2.1TOD的起源
业内人士所认知,作为焊接接头无损检測方法的一种,TOFD技
20世纪70年代,英国AEA国家无损检测研究中心的
术因其具有其它检测方法无法具备的优点而在工程建设领域中 atwell实验室提出了超声波衍射时差法(TOFD),经过多年的
逐渐得到应用。目前,国家质检总局在2009年8月31日颁布的
《固定式压力容器安全技术监察规程》中更是明确了TOFD检
測技术的规定,使TOFD检测具备了制度保障。我单位在广西
石化1000万t/a炼油项目球罐装置中对19台球罐的焊接接头
开始使用TOFD检測技术,随后在350万t/a重油催化裂化装
置中也对现场组焊的再生器、沉降器等核心设备的焊接接头采
用了TOFD检測,并取得了良好效果。
110的概念及相关介绍
图2TOFD图像
1.170D的概念
技术发展和大量的试验研究,现在TOFD已具有较高的缺陷检
TOFD是 Tie Of Flight Diffraction的简称,译为衍射时出率和可靠性,对缺陷高度测量有很好的精确度(精度可至±
差法超声检测,是一种依靠从待检试件内部结构(主要是指缺1mm),同时以成像的方式可即刻获得对焊缝的清晰印象,“实
陷)的“端角”和“端点”处得到的行射能量来检測缺陷的方法,时”分析缺陷,且检测记录方便保存、重复性高,TOFD已成为
属于超声波检測的一种。
种普遍接受的自动超声检测方法。
1.2T0D基本结构
2.2OD的发展
TOFD工具由一发一收双探头组成(见图1)。
2.2.1TOFD在国外的发展
1.3T0D检测显示
TOFD技术在欧美发达国家已经作为一种先进的无损检測
TOFD检测结果技术得到承认和广泛的应用,此技术必将为我国关键设备安全
ーー可进行存储记录,记录生产和安全运行提供有力的技术保障。
的图示称为灰度图(见
目前,在美国和日本应用较多的TOFD检测验收标准是美
图1宽角度纵波斜深头(通常)
图2
国 A SME Code Case2235-6,它是根据 ASME VIII卷Divi
2OD的起源及发展概述
sion 1, papa. UW-11 (a)#I ASME VIITT Division 2, Table
AF-241.1的要求在进行射线检验时,解答在什么条件和限制
石油化工建202u87
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E& C Technology工程技术
下可以使用超声波检测替代射线检测測
90.0s
80.0%
2.2.2TOFD在国内的发展
70.0
在我国,TOFD技术的研究和应用也在蓬勃发展,影响日益
60,0%
50.0
扩大。随着我国能源工业的发展,对安全环保的强调,对检测质
40.0
量、成本和效率的不断重视,TOFD检測具备了越来越广泛的应
30.0
20.0
用需求。2007年国家质量监督检验检疫总局以国质检特函
10.0
0.0%
(2007)402号文《关于进一步完善锅炉压力容器压力管道安全
监察工作的通知》的方式为TOFD技术在国内的应用提供了契
机
图3ToD检测与射线检测、手动超声波检测等检出率对比
目前,《固定式压力容器安全技术监察规程》中已明确写进
了TOFD检测方法,中国特种设备检測研究院等单位已具有了
别的难度要远远大于对射线底片的评判。需要检测人员经过大
较成熟的院标,这些都将对TOFD检测技术的推广创造极为有
量的实践和科研,通过射线、超声以及解剖的验证,积累丰富的
利的条件。
数据分析经验,方可较为准确的对TOFD数据进行分析。TOFD
0D的技术特点及适用性
数据分析人员绝不是仅通过人员资格培训考核就能胜任此项工
3.1TOD的优点
作的,必须具有一定时间和一定量的检测经验的积累。
3.3T0-D的适用性
(1)能探测不利取向的缺陷,缺陷检出率高。以荷兰焊接协
会的试验结果(见图3、表1)为例。其中,POD为缺陷检出率:
采用以TOFD技术为主、结合脉冲反射法超声检測及表面
检测方法(MT、PT或ET)的综合检測方式,在一定条件下,可替
FCR为误报率:R为可靠性。
(2)超声波束覆盖区域大,效率高
代射线检測,并在缺陷检出率、检測效率、面型缺陷检測镦感性、
(3)缺陷高度测量精确。深度尺寸定位和相应的误差不依
环境亲和性等方面具有优越性。
4T0-D的在工程施工中的实际运用
靠信号振幅,而是靠衍射波转播过程中的时间差,因此缺陷的测
高精确。
4.1T0检测施工程序
(4)实时成像,便于快速分析
TOFD检测工作委托→施工方提供焊接工艺、设备基本信
(5)非基于波幅,受波幅影响小。
思、施工单位自检→准备条件具备一现场实施TOFD检測→数
6)TOFD检測横截面视图的检测数据可以进行自动的数
据分析,确定可疑部位→可疑部位再次检测一出具缺陷处理通
字记录并作持久保存,可以为以后的检测提供准确明了的资料
知单一返修后(施工单位自检合格后)复检→出具初步结论通知
尤其是对于判断缺陷的扩展性提供了可靠的根据。
单→出具检測报告。
(7TOFD检测与射线检測(RT)相比,TOFD检測使用水42TOD检测适用焊接接头需满足条件
作为耦合剂,对环境无污竦无辐射,对人体无伤害。可与施工同
(1)材料为低碳钢、合金钢
步进行,可以有效地保证大型石油化工项目的施工进度。
(2)截面全焊透的焊接接头
3.2TOD的主要局限性
(3)工件厚度t:12≤t≤400mm(不包括焊缝余高,焊缝两
(1)扫査面盲区:直通波有一定的宽度,处于此范围的缺陷
侧母材厚度不同时,取薄側厚度值)。
波难以被发现,在表面存在盲区
4.3确定检测区域宽度
(2)底面盲区:
对于TOFD检测,其检测区域为
(3)横向缺陷检出率较低
(1)检測区域宽度应是焊缝本身,再加上焊缝熔合线两侧
(4)TOFD信号较弱,对噪声敏感
各25mm的范围或t(厚度)中较小值的范围。
2)若焊缝实际热影响区经过測量并记录,并且超声探头
表1T0FD检测与射线检测、手动超声波检測等检出率对比
的位置可按预先标记得到控制时,检測区域宽度可以戒小到包
射
TCHD
FE
括实际热影响区加上两側各6mm的范围
出率
60%
>80%50-60%
4.4检测区域的表面处理
(5)TOFD数据分析对