TOFD技巧在工程扶植中的应用

　　引言　　

　　跟着我国科技事业的快速成长，高参数、大容量的机组赓续出现，高温、高压厚壁管道焊接接头的质量将严重威逼电站的安然运行，因而进步高温、高压厚壁管道焊接接头检测的靠得住性显得尤为重要。TOFD（超声波衍射时差法）技巧具出缺点检出率高、缺点大小测量精确、可实现及时成像快速分析，进步检测质量，降低检测成本，与射线检测比拟又无需严格的辐射防护，对包管施工周期、情况保护和人身安然有着明显的优势，TOFD技巧在工程扶植中已获得越来越广泛的应用。

　　1TOFD检测法度榜样

　　1.1检测预备

　　检测外面应平整，探头移动区应清除焊接飞溅、铁屑、油垢及其他杂质。根据检测区域和探头设置肯定的扫查路径在工件上予以标记，标记内容至少包含扫查肇端点和扫查偏向，同时应在母材上距焊缝中间线规定的距离处画出一条参考线，以确保探头的活动轨迹。

　　选用的耦合剂应在必定的温度范围内包管稳定靠得住的检测，平日应用水、浆糊或油等，用于校准的耦合剂应与实际检测室所用的耦合剂一致。

　　1.2TOFD检测用比较试块

　　工程扶植中的主蒸汽管、再热器热锻管和高压给水管道重要规格：Φ531mm×93mm、Φ805mm×53mm、Φ785mm×43mm、Φ864mm×66mm、Φ762mm×31.75mm和Φ610mm×34.93mm。对管壁厚度大于50mm的焊接接头TOFD多通道检测用比较试块，人工标准反射体为矩形槽（或尖角槽）和侧孔。矩形槽长50mm，高2mm，宽1mm；扫查面下4mm处设置一个Φ2mm、长40mm的侧孔，每个厚度分区25%和75%的地位各设置一个Φ4.5mm孔。

　　1.3探头设置

　　探头设置包含探头的型式、参数选择和探头中间间距。探头设置应确保检测区域的覆盖和获得最佳的检测后果。探头型式一般为宽角度纵波斜探头，探头对的标称频率应雷同，探头声束与工件底面法线间的夹角不该小于40o。

　　当工件厚度大于50mm时，应在厚度偏向分成若干区域进行检测。探头设置应确保声束在深度偏向覆盖相邻分区在壁厚偏向上高度的25％时声压幅值降低不跨越12dB。平日探头应相对焊缝中间线对称，各对探头组合应确保其检测覆盖全部被检区域。分区检测可以应用多通道检测设备一次完成扫查；也可应用单通道检测设备，采取不合的探头设置进行多次扫查。

　　1.4探头中间间距的调剂

　　检测前，必须对TOFD检测探头间距（PCS）进行调剂，已获得对特定深度缺点的最佳检测成果。最佳探头间距的计算公式：

　　工件厚度h≤50mm

　　pcs=2(2/3hn+h')tanα

　　工件厚度h＞50mm

　　pcs=4h/3tanα

　　个中：α——声束折射角

　　h——工件厚度

　　hn——分区厚度

　　h'——工件外面至分区层深度

　　1.5A扫描时光窗口设置

　　检测前应对检测通道的A扫描时光窗口进行设置。单通道检测，当时光窗口的肇端地位应设置为纵贯波达到接收探头前0.5μs～1μs以上，窗口宽度应设置为包含工件底面的一次波型转换波后0.5μs～1μs以上。

　　多通道检测时，最上分区的时光窗口的肇端地位应设置为纵贯波达到接收探头前0.5μs～1μs以上，最下分区的时光窗口的终止地位应设置为底面反射波达到接收探头后0.5μs～1μs以上；各分区的A扫描时光窗口在深度偏向应至少覆盖相邻检测分区在厚度偏向上高度的25％。可应用检测设备供给的深度参数输入，但应采取比较试块验证时光窗口在厚度偏向上的覆盖性。

　　1.6深度校准

　　检测前应测定探头前沿和超声波在探头楔块中传播的时光，校准检测通道的A扫描时基与深度的对应关系。

　　对于纵贯波和底面反射波同时可见的情况，当时光距离所反应的厚度应校准为已知的厚度值。应用纵贯波和底面反射波的时光距离进行的深度校准，留意A扫描旌旗灯号中纵贯波和底面反射波测量点处相位应相反。对于纵贯波或底面反射波弗成见或分区检测时，应采取比较试块进行深度校准。TOFD检测缺点埋藏深度和自身高度的测定道理用计算公式得出：

　　__　　/c

　　d=/(—)2(t-t0)2-s2　　

　　√2

　　个中：C——纵波声速

　　d——埋藏深度

　　t——声束传播时光　　

　　t0——声束在探头楔块中传播时光

　　h——工件厚度

　　1.7灵敏度设置

　　检测前应设置检测通道的灵敏度。灵敏度设置一般应采取比较试块或被检工件。当采取比较试块上的反射体设置灵敏度时，须要将较弱的衍射旌旗灯号波幅设置为满屏高的40%～80%，并在实际工件外面扫查时进行外面耦合补偿。

　　当采取被检工件上设置灵敏度时，将纵贯波的波幅设定到满屏高的40%～80%；若采取纵贯波不合适或纵贯波弗成见，可将底面反射波幅设定为满屏高的80%，再进步20dB～32dB；若纵贯波和底面反射波均弗成用，可将材料的晶粒噪声设定为满屏高的5％～10％作为灵敏度。

　　地位传感器的校准

　　检测前应对地位传感器进行校准。校准方法是使扫查装配移动必定距离时检测设备所显示的位移与实际位移进行比较，其误差应小于1％。

　　1.8其他设置

　　对影响TOFD检测的一些重要功能参数进行设置，包含脉冲反复频率、脉冲宽度、扫描增量、旌旗灯号平均化处理、触发电压和滤波等。经由过程这些参数的调剂，可以进一步优化接收旌旗灯号。

　　2检测

　　初始的扫查方法一般采取非平行扫查，探头对称安排于焊缝中间线两侧沿焊缝长度偏向活动。对于非平行扫查发明的接近最大许可尺寸的缺点或须要懂得缺点更多信息时，建议对于缺点部位改变探头设置进行非平行扫查、偏置非平行扫查、平行扫查或脉冲反射法超声检测。扫查时应确保探头的活动轨迹与拟扫查路径间的误差不跨越探头中间间距的10％。

　　若需对焊缝在长度偏向进行分段扫查，则各段扫查区的重叠范围至少为20mm。对于环焊缝，扫查停止地位应超出肇端地位至少20mm。

　　扫查过程中应密切留意波幅状况。若发明纵贯波、底面反射波、材料晶粒噪声或波型转换波的波幅降低12dB以上或困惑耦合不好时，应从新扫查该段区域。若发明纵贯波满屏或晶粒噪声波幅跨越满屏高20％时，则应降低增益并从新扫查。

　　3检测数据的分析

　　TOFD检测重要根据TOFD图像和A扫描旌旗灯号对检测成果的显示进行判读和分析。分析数据前起首对所采集的数据进行评估以肯定其有效性，至少应知足如下请求：

　　a）数据损掉量不得跨越全部扫查的5%，且不许可相邻数据持续损掉。

　　b）扫查应包管超声波束对检测区有足够的覆盖，分段扫查时应包管互相间有足够的重叠。

　　c）旌旗灯号波幅改变量应在必定范围之内。

　　d）旌旗灯号是基于扫查增量的设置而采集的。

　　完成数据分析后，根据相干标准规程对缺点的伤害性挂号进行评价。

　　4盲区的弥补检测

　　因为纵贯波有必定的宽度，处于次范围的缺点难以被发明，是以TOFD检测存在扫查盲区。又因为轴偏离部位旌旗灯号传输时光大于底面反射波传输时光，处于次范围的缺点被湮没在底面反射波旌旗灯号之中，难以被发明，是以TOFD检测存在轴偏离底面盲区。

　　可以经由过程采取短脉冲宽频带脉冲探头、削减PSC距离、应用更高频率的探头和增长数字化频率等办法减小盲区范围。

　　对于外面盲区应采取脉冲反射法超声波检测或磁粉检测办法进行弥补检测。

　　5TOFD技巧在工程中应用

　　采取上述检测法度榜样和办法，对国华宁海二期工程5#机组、国电北仑三期工程6#机组和秦山二期扩建工程3#机组（惯例岛））施工中的Φ531mm×93mm、Φ805mm×53mm、Φ785mm×43mm、Φ864mm×66mm、Φ762mm×31.75mm和Φ610mm×34.93mm高温、高压厚壁管道焊接接头进行了TOFD检测，其材质为SA355P92和P280GH，焊接办法均为GTAW+SMAW，坡口型式均为U型。对盲区可采取磁轭法非荧光磁粉检测和脉冲反射法超声波检测。

　　6缺点检出率统计

　　在上述三个工程扶植过程中，对高温、高压厚壁管道焊接接头采取惯例超声波和TOFD各检测了197只焊接接头，射线检测了17只焊接接头。

　　从不合的检测办法所获得的数据统计不难发明：不合的检测办法对五种不合类型缺点性质（错口型未熔合、夹渣、气孔、坡口未熔合和未焊透）的检出率差别比较大。除错口型未熔合缺点之外，应用TOFD技巧缺点的检出率远高于其他两种检测办法。

　　7停止语

　　TOFD检测技巧与今朝重要应用的射线检测和超声波检测办法比拟有较大的优势，TOFD检测克服了惯例超声波检测的固出缺点，缺点的检出和定量不受声束角度、探测偏向、缺点外面粗拙度、工件外面状况及探头压力等身分的影响，能快速精确地肯定缺点的性质、尺寸、深度和地位，检测精度和靠得住性高，且TOFD检测图像可永远性保存；与射线检测比拟，TOFD检测具有检测效力高、检测周期短和无辐射等长处。从长远看，在工程扶植中对高温、高压厚壁管道焊接接头的检测，TOFD检测技巧必将替代射线检测和超声波检测技巧。