衍射波时差法超声检测技术(TOFD).
衍射波时差法超声检测技术(TOFD
王庆军
大连西太平洋石油化工有限公司 116600
简介:本文简要介绍了工业发达国家正在兴起和应用的TOFD技术的起源,原理,优缺点,标准规定和在实际产品订货中节约的费用和时间。
主题词:TOFD起源原理优缺点相关费用
1. 衍射波时差法检测技术(TOFD的起源
TOFD(Time-of-flight-diffraction technique检测技术是在1977年,由Silk根据超声波衍射现象提出来,意大利AEA sonovatiion公司在TOFD应用方面,已经有15年历史,此技术首先是应用于核工业设备在役检验,现在在核电,建筑,化工,石化,长输管道等工业的厚壁容器和管道方面多有应用,TOFD技术的成本是脉冲回声技术的1/10。现在,TOFD检测技术在西方国家是一个热门话题,现在已经开始推广应用,经过几年以后,将有取代RT趋势的可能。
2. TOFD原理及系统组成
2.1 TOFD原理是当超声波遇到诸如裂纹等的缺陷时,将在缺陷尖端发生叠加到正常反射波上的衍射波,探头探测到衍射波,可以判定缺陷的大小和深度。
TOFD原理
当超声波在存在缺陷的线性不连续处,如裂纹等处出现传播障碍时,在裂纹端点处除了正常反射波以外,还要发生衍射现象。衍射能量在很大的角度范围内放射出并且假定此能量起源于裂纹末端(图1。这与依赖于间断反射能量总和的常规超声波形成一个显著的对比。
图1
1 =发射波
2 =反射波
3 =穿透波
4 =顶部裂纹端衍射波
5 =底部裂纹端衍射波
除了发现由缺陷衍射的能量变化以外,TOFD方法也探测到一个直接穿过两个探针的表面(横向波和达到试块底部(测试对面没有受到缺陷干涉的底部反射波(图1中的注1和4。
图. 2
1- 横向波 2 - 顶部裂纹端衍射波
3 - 底部裂纹端衍射波 4- 对面器壁反射波
这种现象的研究产生了用于下列应用衍射波时差法无损检测方法:
■探伤检验因为来自于缺陷范围的信号可记录。
■裂纹定尺寸因为衍射波分离的空间(或时间与裂纹高度直接相关。
用一对发射接受配对的单探头组(见图2的TOFD技术,通常应用的纵向探头的入射角是450~ 700,通过接受探头接受衍射信号,同时根据超声系统来评估B-扫描图像。
图. 3
裂纹定位原理图
图. 4
B-扫描
通过扫描探头组,可以得到两种B-扫描图像(收集数据方式:
1. 沿裂纹或焊缝长度方向的常规扫描。B-扫描结果过去习惯用于裂纹定位和判断缺陷大小(图3上图。
也就是人们常说的线性的、非平行的或纵向扫描。
在文献中,这种图像经常被称作D-扫描,但这与欧洲标准prEN1330-4“用于超声试验中的术语”是不一致的,在这个规范中,D-扫描有另一种定义。因此欧洲标准草案中在TOFD标准上没有
用“D-SCAN”代替TOFD。
2. 垂直于焊缝和裂纹的长度方向的横向扫描(图3下图,此种B-扫描结果过去习惯用于判断缺陷大小,也就是人们常说的横向的,平行的或侧向扫描。
缺陷尺寸定位
在方向上垂直于表面的裂纹尺寸和深度可以被定位,一个可以用于精确定位的典型的图是1mm. 此时假定进入和离开试块的超声能量是在探头下面的固定点并且探头是相距2S的距离(见图 4。
这是真实情况的简化,但对许多目的是足够精确的。T,超声能量到达裂纹尖端D点,然后返回试块的时间,如下给出:
C T= {d2 + (S - X 2}1/2 + {d2 + (S + X 2}1/2 (1
此处
C -超声波速度
T -时间
d -表面到D点深度
X -衍射点到两个探头中线平面的距离
当X是零时,T值最小,并且在此情况下,表达式简化成:
C T = 2 {d2 + S2}1/2 (2
通常参考是侧向频率特性,如:从衍射时间计算得出的深度d,介于横向波和衍射脉冲之间的TD,在这里:
d = 1/2 { TDC 2 + 4TDC S}1/2 (3
在分析TOFD数据时,通常用公式(2并且此公式是基本的、重要的。假定对称地位于探头之间的缺陷发出了一个错误的信号,此错误信号能够调整到对分析估定缺陷深度在精确度上影响很小的程度。
通过今天高级计算机技术的使用,可能非常快的评定得到的信号。那就使每秒完成几百次的毫米扫描成为可能。在现实中,速度仅仅是由技工水平限制的。
2.2系统组成
TOFD监测系统由计算机型超声波探伤仪本体、发射探头、接收探头、前置放大器、光学或磁性编码器以及连接电缆组成。
3. TOFD的应用
衍射波时差法技术主要应用如下方面:
◆在役缺陷检测
◆制造期间缺陷的监测,记录,评定
在技术上,由于TOFD在检测的外部表面存在一个死区,而且根据每一个应用TOFD技术的公司的水平和技术的差异,这个死区的厚度是不一样的。因此,近表面
的缺陷是不能够用TOFD 检测到的(表面穿透性裂纹是可以检测到的。意大利AEA
sonovatiion公司成功的将死区减小到2mm,这是一个巨大的进步。因此AEA
sonomatic公司可以检测厚度在6mm以上的容器或管线。常规公司这个死区在8mm左右。TOFD可以应用于壁厚达到350mm以上厚壁容器的检验。
4. TOFD的优缺点
4.1 TOFD的优点
TOFD技术缺陷检出能力强,缺陷定位精度高,节省设备的制造时间,安全,检测数据可以用数字型式永久保存。
(a与常规的脉冲回声检测技术相比,TOFD在缺陷检测方面,与缺陷的方向无关。
(b同射线相比,TOFD可以检测出与检测表面不相垂直的缺陷和裂纹。
(c可以精确的确定缺陷的高度。
(d在安全上,不需要一个安全的独立的操作空间,因此可以在不中断工艺生产的情况下进行检测,节约设备制造时间。
(e可以在线得到检测结果,并且可以将结果用数字信号型式永久保存在光盘中,以便于以后在役检验进行对比分析;
(f可以在线应用相关的工程评定标准对缺陷进行评定,仅将按标准评定的缺陷进行挖补修复,避免了无用的破坏焊缝整体性的修补现象。
(g因为检测速度快,对于板厚超过25mm的材料,成本比RT少的多。
(h可以在200℃以上的表面进行检测(已经有在400℃检测的实例。
(i TOFD检测系统易于搬运,可以在方便的任何地方进行检测。
(j由于可以在产品制造期间进行检测,由此可以节约大量的时间和修复成本。
(k检测率高于常规的超声UT。
4.2 TOFD的缺点
(a焊缝的两边必须有能够安放用于TOFD检测的发射和接收探头的位置,
(b在检测表面下,存在一个检测不到的死区;根据各公司的技术条件,此死区在2~10mm 不等。
(c检测人员必须经过专门的训练,并积累相应的经验,
5. 根据TOFD的原理和特点,在检测厚壁容器和大管径的管道方面具有巨大的优势,根据2005年2月采购的厚壁加氢反应器(规格是,在采用TOFD技术时,每个投标商价格均可以节省20000到25000美元,生产周期可以缩短2~3周(这是主要的。但是,根据中国现行的相关法律,如果采用此技术的设备安装于中国,则应用TOFD技术的制造商必须按台次向中国国家质量技术监督检验检疫总局提出申请并要获得批准使用,否则是非法的。
6. TOFD的相关支持标准
6.1检验方法标准
英国的BS7706,欧洲的PrEN586Pt6.
6.2检验规范
英国的BS4515,美国的ASME VIII Pt1&2(code case 2235-6,欧洲非直接受火压力容器规范CEN/TC54/WGEN51,
6.3缺陷的评定标准
各检验公司根据自己试验和经验,制定相应的检验规范。同时ASME规范2235-6也规定了不同的壁厚的缺陷的验收标准。
6.4检验人员的资格
必须依据EN473,BS5750,ASNT’s snt-tc-1等进行资格认证。
参考文献
1 李衍超声TOFD法与射线照相法对缺陷检出能力的比较中国锅炉压力容器安全 2004,20 (5,37~41
2 ASME BOILER AND PRESSURE VESSEL Code, Case 2235-6:Use of
Ultiasonic in lieu of Radiography
3 The British TOFD standard BS 7706: Guide to Calibration and setting-up of the
Ultrasonic Time of Flight diffraction (TOFD technique for defect detection, location and
sizing of flaws.
TOFD超声检测技术
简介：本文简要介绍了工业发达国家正在兴起和应用的TOFD技术的起源，
原理，优缺点，标准规定和在实际产品订货中节约的费用和时间。
主题词：TOFD起源 原理 优缺点 相关费用
1.衍射波时差法检测技术（TOFD）的起源
TOFD(Time-of-flight-diffraction technique)检测技术是在1977年，由Silk根据
超声波衍射现象提出来，意大利AEA sonovatiion公司在TOFD应用方面，已
经有15年历史，此技术首先是应用于核工业设备在役检验，现在在核电，
建筑，化工，石化，长输管道等工业的厚壁容器和管道方面多有应用，
TOFD技术的成本是脉冲回声技术的1/10。现在，TOFD检测技术在西方国
家是一个热门话题，现在已经开始推广应用，经过几年以后，将有取代RT
趋势的可能。
2. TOFD原理及系统组成
2.1 TOFD原理是当超声波遇到诸如裂纹等的缺陷时，将在缺陷尖端发生叠
加到正常反射波上的衍射波，探头探测到衍射波，可以判定缺陷的大小和
深度。
TOFD原理
当超声波在存在缺陷的线性不连续处，如裂纹等处出现传播障碍时，无损
检测资源网在裂纹端点处除了正常反射波以外，还要发生衍射现象。 衍射
能量在很大的角度范围内放射出并且假定此能量起源于裂纹末端。这与依
赖于间断反射能量总和的常规超声波形成一个显著的对比。
1 =发射波 2 =反射波 3 =穿透波 4 =顶部裂纹端衍射波 5 =底部裂纹端
衍射波
除了发现由缺陷衍射的能量变化以外，TOFD方法也探测到一个直接穿过两
个探针的表面（横向）波和达到试块底部（测试对面）没有受到缺陷干涉
的底部反射波
1-横向波 2 -顶部裂纹端衍射波
3 -底部裂纹端衍射波 4-对面器壁反射波
这种现象的研究产生了用于下列应用衍射波时差法无损检测方法：
探伤检验 因为来自于缺陷范围的信号可记录。
裂纹定尺寸 因为衍射波分离的空间（或时间）与裂纹高度直接相关。
用一对发射接受配对的单探头组的TOFD技术，通常应用的纵向探头的入
重要_无损检测新技术- TOFD 检测技术简介
无损检测新技术- TOFD检测技术简介
夏纪真
无损检测资讯网
广州市番禺区南村镇恒生花园14梯701 邮编：511442
摘要：本文简单介绍了超声波检测中TOFD方法的物理原理、应用及局限性。
关键词：无损检测 超声检测 TOFD技术 1 TOFD检测方法依据的物理原理 “TOFD”是英文“Time of flight diffraction”的缩写，翻译成中文是“衍射时间差”，现在把这种检测方法基本上统一称为“衍射时差法超声波检测”，以方便与传统的“脉冲反射法超声波检测”相对应。 根据惠更斯原理，超声波在传
声介质中投射到一个异质界
面，例如裂纹上时，由于超声
波振动作用在裂纹尖端上，将
使裂纹尖端成为新的子波源而
产生衍射波，这种衍射波是球
面波，向四周传播，用适当的
方式接收到该衍射波时，就可
按照超声波的传播时间与几何
声学的原理计算得到该裂纹尖
端的埋藏深度。所以，TOFD
是一种依靠从待检试件内部结 图1基于惠更斯原理评定缺陷垂直于探测表面高度的方法
构（主要是指缺陷）的“端角” 和“端点”处得到的衍射能量来检测缺陷的方法。在20
世纪70年代中期开始在模拟式超声波探伤仪上应用的 “棱边再生波法”、“时间渡越衍射
法”、“衍射声时法”、“裂纹端点衍射法” 或“尖端反射法”等也是基于惠更斯原理。图1
示出评定缺陷垂直于探测表面高度的方法示意图，其中（a）、（c）称为端点反射波法；（b）
称为端点衍射波法。 2 TOFD检测方法的应用
TOFD检测方法采用数字式超声波检测仪，利用计算机技术来处理检出缺陷端角（尖端）
的衍射波信号以及两个探头之间直接传播的横向波（直通波）和直达的内壁反射信号，从而
能够确定缺陷的存在并对缺陷进行定位和定量成像，能够有效地评定缺陷垂直于探测面取向
的延长度（缺陷高度），如图2所示。 TOFD的优点是它完全不同于传统超声波检测技术根据反射信号及其幅度来检测和评定
缺陷，即不是以缺陷回波幅度作为定量评判依据，而是靠脉冲传播时间来定量，能够不受声
无损检测之超声监测--TOFD检测原理
无损检测之超声监测--TOFD检测原理
超声在工业设备上的应用
以承压设备为例，超声主要用于检测设备的腐蚀情况、焊缝和原材料质量等。
（1）检测在用承压设备的厚度，以确定设备腐蚀程度，综合设备使用年限和使用情况，对设备安全性做出评估；
（2）检测奥氏体不锈钢、镍合金等堆焊层厚度，以确定耐腐蚀层是否堆焊均匀；
（3）最常用的就是检测焊接接头的质量，检测焊缝是否存在缺陷，确定缺陷的位置和形状；
（4）检测板材本身的质量，确保板材是否存在缺陷。
传统的脉冲反射超声检测
超声检测可检厚度
厚度：检测焊缝质量方面，焊缝所连接工件的适用厚度已经扩展为6-500mm甚至更厚的工件；检测板材质量方面，碳素钢和低合金钢制承压设备的板材适用厚度为6-250mm。
TOFD检测
TOFD--Time Of Flight Diffraction超声波衍射时差法，属于超声检测（UT）的一员。采用一发一收探头对工作模式，利用缺陷端点的衍射波信号探测和测定缺陷位置和尺寸的超声检测方法。 1套TOFD设备主要由自动探伤系统传感器、扫查架、系统电路、主机硬件、系统软件等组成。
单通道手动TOFD扫查器
TOFD检测为什么用纵波
纵波传播速度快，最先到达接收探头，容易识别缺陷，以纵波计算缺陷深度，不会与横波信号混淆。
TOFD检测的优缺点
（1）相比射线检测（RT）的优势
a.灵敏度高，缺陷检出率高，可达80-95%；
b.穿透力强，探测深度大，可用于超厚设备检测；
c.缺陷的位置、大小、形状及性质等方面较为准确;
d.仅须从一面接近被检验的物体;
e.无放射性危害，操作安全,无须清场；
f.设备轻便，检测速度快。
（2）自身缺点
a.表面测量存在盲区，易受焊缝表面质量影响；
b.图像识别和缺陷定性较难，需要丰富的经验，对人员要求高；
c.横向缺陷难检测；
d.对粗晶粒材料检测困难，易受干扰等。 e.不规则焊缝检出较难。
TOFD检测原理1
tofd培训大纲
培训大纲
一、TOFD技术基础知识
1.TOFD的基本原理
TOFD(time of flight diffraction)
超声波衍射时差法,是采用一发一收两只探头,利用缺陷端点处的衍射信号探测和测定缺陷尺寸的一种自动超声检测方法
声波的衍射现像（一） 声波的衍射现像（二）
在以往的探伤过程中采用过单探头反射法，寻找缺陷上、下端点从而确定缺陷自身高度。
由于衍射波能量远远低于反射波能量,因此采用单探头作TOFD检测时衍射信号被反射波掩盖难以观察,因此单探头扫查方式,不适合高效的TOFD检测。
(单晶探对衍射时差确定裂纹自身高度测量法，详见JB/T 4730.3 附录取I) 现行衍射时差法探伤主要采用的是一发一收双探头法
双探头阵列,将接收探头置于焊缝另一侧,有效的保证了衍射波的接收,而反射信号,基本上是不被接收的,而衍射波没有明显的指向性，可以轻易的被接收探头接收，从而在屏幕上显示出比较纯粹的衍射信号.
* 为了使衍射信号更好的被接收到,两只探头的技术参数应尽量一致,如探头频率和角度等.
2.TOFD检测设备的基本配置；
TOFD扫查系统主要包括检测仪主机、扫查器、探头及各类接接线组成，其主要功能是完成对检测对像的内部缺陷的扫查、记录及分析功能，TOFD扫查结果均以数据文件格式存储，可支持计算机软件进行分析处理。
主机：TOFD检测仪主机是完成TOFD检测的主体设备，主要完成激发脉冲使探头进行工作，并依靠编码器顺序记录探头上返回的超声波信号，并对其进行放大、滤波后转换为D扫描图像，并且可完成存储、分析、打印、输出等功能。
TOFD检测设备的外部接口
TOFD扫查器
扫查器附件：
3.PCS的计算（包括辅助功能中PCS计算功能的使用）；
探头中心间距(probe centre separation)
超声波衍射时差法(TOFD)与超声波相控阵检测方法对比
科学实践
摘要院超声波衍射时差法，即TimeOfFlightDiffraction(TOFD)，是一种依靠从待检试件内部结构（主要是指缺陷）的“端角”和“端点”处得到的衍射能量来检测缺陷的方法，用于缺陷的检测、定量和定位。该技术已经在我国得到了广泛的应用，后来在无损检领域又兴起了一项新的检测方法，即超声波相控阵检测方法，这项新技术已经在医疗领域得到了广泛的应用，本文主要是对这两项检测技术进行简要对比。关键词院超声波衍射时差法（TOFD）超声波相控阵对比目前我国无损检领域应用最广泛的是TOFD技术，业界人士已经普遍认可了TOFD技术，这项技术在我国的工业领域已经有了数不胜数的成功案例。21世纪初，我国引入了Isonic系列便携式超声波成像检测系统（以色列的IsonotronNDT公司出品），经由一系列的实际的对比以及验证加之不断改进和创新了的扫查器系统，TOFD技术被更多的应用到各工业现场检测中。TOFD方法具有超声成像技术，它通过采用一发一收探头布置，然后要求相应的探头入射点间距离，在平板对接焊缝、环焊缝及直径大于500mm的纵缝中厚板检测方面具有很大的优势，但是该技术也存在一些弊端，比如对于复杂几何形状的结构件、焊缝检测盲区等束手无策。到目前为止超声相控阵技术已经在我国发展了20年，在早期主要应用在医疗领域，利用该技术可以在实际的医学超声成像中对被检器官进行成像，有益于医学的不断发展和进步，但是由于很多客观因素的限制，比如系统的复杂性、固体中波动传播的复杂性及成本费用高等，使得该技术的应用面受限。在这种情况下，在超声相控阵成像领域应用压电复合材料、数据处理分析等高新技术是大势所趋，未来超声相控阵检测技术一定会得到更加广泛的应用。超声相控阵是采用多晶片控制声束聚焦技术，探头可以在同一位置实现很大声束及角度范围内的电子扫查，适用于复杂几何形状结构件的检测。下面对TOFD和相控阵的检测技术做简要对比。1TOFD的技术特点1.1TOFD的优点TOFD技术不仅具有很强的缺陷检出能力，还具有很高的缺陷定量精度，除此之外还具有很高的时效性和安全性，可永久保存其检测数据。①效率高：该技术只需要做线性扫查就可以对焊缝完成扫查，很大程度上扩大了单组探头检测对焊缝的覆盖范围大，远远超过了传统的检测方法。②灵敏度高：由于该技术的衍射波信号具有很高的灵敏度，很大程度上保证了检出率。③精度高：利用衍射时差计算方法，缺陷的高度可以得到精确的计算。④影响小：该技术不会因焊缝结构或缺陷的方向性就左右最后的检测结果，其检测结果具有很高的稳定性，几乎不受其他因素的影响。⑤漏检少：衍射波具有高灵敏度，通过图像记录完整检测数据，重复性好。⑥数据全：检测结果的时效性很强，并且相关数据和资料会以存盘、打印出来等形式永久的保留下来，以便随时进行分析处理。⑦更安全：采用该技术不会对相关人员造成人身伤害。⑧更灵活：现场检测很方便，可以根据实际情况随意选择手动或自动方式。⑨成本低：采用该技术不仅不需要其他耗材，还由于该技术不需要和工件直接接触，有效的减少了磨损，同时还能够耐高温接触面（可达200℃以上），评定缺陷时可在线应用相关的工程评定标准，修复缺陷时可最大限度的减少不必要的焊缝剖开。如此有效的减少了检测生产的时间间隔，也最大程度的避免了其他不利问题的出现，其成本远远低于传统的超声波探伤方法。1.2TOFD的局限性①过高的灵敏度有时会夸大焊缝中的良性缺陷。②焊缝两侧需要有放置探头的空间。③存在检测盲区，即在工件的近表面（一般为2-10mm）。④对相关工作人员的素质和能力要求很高。⑤TOFD检测效率低：TOFD扫查有两种方式。一种是非平行扫查，另一种是平行扫查。平行扫查效率极低，但定量精度高，一般不采用此扫查方式，尽在实验室或对某一缺陷精确定量和定位时采用。非平行扫查速度快，但不能判定缺陷在焊缝的哪一侧，给定位增加难度，有时需要进行多次扫查来确定缺陷的位置，致使检测效率降低。检测中常采用非平行扫查方式。⑥TOFD缺陷的评定：众所周知，TOFD技术不是基于幅度法进行检测的，检出率远高于其他检测方法（例如手动超声波检测、机械超声波检测及射线检测等）这是众所周知的事实。不论是大缺陷还是小缺陷都能检出，这给缺陷评定增加难度，控制不好返修率相当高，甚至出现有的缺陷返修后看不见的现象。2超声波相控阵检测技术特点与优势2.1超声波相控阵与其他无损检测方法对比具有如下特点：①采用电子方法控制声束聚焦和扫描，检测速度成倍提高。a超声波束方向可自由变换。b焦点可以调节甚至实现动态聚焦。c探头固定不动便能实现超声波扇扫或者线扫。d相控阵技术可进行电子扫描，比通常的光栅扫描快一个数量等级。②具有良好的声束可达性，能对复杂集合形状的工件进行扫查。a传统的检测方法应用单一，但超声波相控阵检测技超声波衍射时差法渊TOFD冤与超声波相控阵检测方法对比张占奎（河南省锅炉压力容器安全检测研究院）
TOFD技术介绍
TOFD技术介绍
TOFD技术是一种应用于可视检测及无损检测领域的超声波技术，全称为时序差超声测深技术（Time of Flight Diffraction）。它可以高精度、高速度地检测和定位各种缺陷类型，如裂纹、孔洞、疤痕等。
TOFD技术的原理是利用短脉冲超声波向材料中发射，并在材料中缺陷处产生扩散波。其中扩散波的传播时间与缺陷的深度有关，通过测量这些传播时间的差异，可以确定缺陷的存在和位置。TOFD技术的测量精度高于常规超声波技术，可以实时监控缺陷的变化和生长。
TOFD技术的主要特点之一是其高速度。通过准确测量扩散波到达不同传感器的时间差，可以快速地确定缺陷的位置和大小，无需扫描探头。这种实时定位的能力使得TOFD技术在工业生产线上广泛应用，可以大大提高生产效率。
TOFD技术可以用于各种材料的无损检测，包括金属、复合材料、陶瓷等。它可以应用于许多行业，如航空航天、石油化工、电力等。在航空领域，TOFD技术广泛用于飞机的结构检测和维护。在石油化工领域，TOFD技术可用于检测管道和容器的腐蚀和裂纹。在电力领域，TOFD技术可以用于检测火电站锅炉管道的腐蚀和裂纹。
与传统的超声波技术相比，TOFD技术具有一些独特的优势。TOFD技术可以提供定量的深度信息，并提供缺陷的长度和高度测量。通过使用多通道的接收机，TOFD技术还可以提供更高的解析度。此外，TOFD技术不受材料的吸收和散射的影响，适用于各种复杂的工况。
尽管TOFD技术在无损检测领域具有很大的潜力，但它也存在一些局限性。首先，TOFD技术对探测头的位置和方向要求非常高，需要准确地调整和定位。其次，TOFD技术对材料的起伏和表面不平整度较为敏感，可能会导致误差。此外，TOFD技术在探测大型结构和离探测头较远的区域时可能存在问题。
总之，TOFD技术是一种高灵敏度和高精度的超声波技术，广泛应用于可视检测及无损检测领域。它可以实时定位和监测各种缺陷类型，并在多个行业中发挥着重要的作用。虽然TOFD技术存在一些局限性，但随着技术的不断发展，相信TOFD技术将在更多领域发挥其优势。
TOFD和相控阵超声检测技术的应用
TOFD和相控阵超声检测技术的应用
摘要：沙特拉比格项目部关于无损检测方法的选用，检测中心与业主探讨多次，业主坚决不同意手动超声，要求全部采用射线探伤，故探伤工作量很大。由于工期紧的原因，采用自动超声的新技术TOFD和相控阵，这样可以交叉作业，降低工作强度，提高探伤效率，保证工程进度。通过沙特拉比格项目部一年多的TOFD和相控阵超声检测的实践经验，TOFD和相控阵超声波检测技术已经被证实是非常实用于现场焊缝检测的无损检测方法。在检测的过程中，展现出相当的优越性，如高效率，安全，低成本，储存数据，提高生产率等。
1. 检测原理
TOFD和相控阵超声是两种不同的检测原理，所以我们分别阐述并两者结合总结。
1.1 TOFD（衍射时差法）超声技术是利用缺陷部位的衍射波信号来检测和测定缺陷尺寸的一种超声波检测方法，通常使用纵波斜探头，采用一发一收模式。
1.2 相控阵超声技术是借鉴相控阵雷达技术的原理而发展起来的。相控阵成像是通过控制换能器阵列中各阵元激励（或接收）脉冲的时间延迟，改变由各阵元发射（或接收）声波到达（或来自）物体内某点时的相位关系，就可实现聚焦点和声束方位的变化，从而进行扫描成像。
2. 现场应用
在沙特拉比格项目部，经过一年的实践应用，充分体现了TOFD和相控阵的可靠性、实用性、高效率、低成本，储存数据和提高生产率的优点，同时也是提高公司TOFD和相控阵超声波应用水平和开展技术研究是一项绝好的机会。
以下列举沙特拉比格项目部的过热器连接管道Ø508×55的应用图例。
2.1 在相控阵检测前，应根据焊接信息（坡口类型，坡口角度，壁厚，对接形式等）选择探头，制定详细的扫描计划。如图1和表1是过热器连接的扫查计划和探头参数。
探头参数 晶片数 厚度 角度
5L32-PWZ3/SPWZ3-N55S 100 52 45°到75°
TOFD检测技术的基础知识
TOFD检测技术的基础知识
–I– TOFD检测技术的基础知识
目录
0 绪论 -------------------------------------------------------------------------------------------------- - 1 -
1 TOFD技术的基础知识 -------------------------------------------------------------------------- - 2 -
1.1 TOFD技术的定义 ------------------------------------------------------------------------ - 2 -
1.2 TOFD技术的原理 ------------------------------------------------------------------------ - 2 -
1.3 TOFD技术的检测方法 ------------------------------------------------------------------ - 3 -
1.4 TOFD技术的检测标准 ------------------------------------------------------------------ - 4 -
1.4.1 欧洲标准体系 --------------------------------------------------------------------- - 4 -
1.4.2 美国标准体系 --------------------------------------------------------------------- - 4 -
1.5 TOFD技术的优点与局限性 ------------------------------------------------------------ - 4 -
超声TOFD检测方法
超声TOFD检测方法
超声TOFD检测技术的起源和国外发展现状
TOFD（TimeOfFlightDiffraction）技术是1972年国际原子能中心的哈韦尔（英国原子能权威人士一UKKAEA）提议下发展而来。TOFD最初的发展仅仅是作为定量工具，最初的想法是：使用常规技术探测到缺陷后使用TOFD进行精确的定量和监测在线设备裂纹的扩展（例如检测压力容器）。很多年以来TOFD一直在实验室里，各国做过大量实验直到八十年代才为业界所认同；在这些实验中，用事实证明了TOFD在可靠性和精度方面都是非常好的技术。
自上世纪9O年代起，超声TOFD检测法在国外工业无损检测领域已得到广泛应用，欧、美、日均已推出相应的应用标准。1992年英国标准BS7706问世，1996年美国ASME标准将其列入规范案例2235和第v卷《无损检测》附录，2000年欧、日分别推出专用标准。用于不同壁厚的承压设备焊接接头的制造和在用检测。
二超声TOFD检测技术国内发展现状
2. 1超声TOFD检测设备的研制
武汉中科创新技术有限公司国产研制的国产第一台便携式TOFD超声波检测仪2005年研制成功,2006年HS800型产品在特检行业应用,2007年底HS800成型产品推出市场，2008年产品开始销售，并逼迫进口TOFD检测仪器价格”跳水”
2.2超声TOFD检测人员的培训与考核
二OO七年开始到目前国家特种设备无损检测人员资格考委会共组织了三次培训与考核，考核通过人员颁发了超声TOFDII级资格证书。
2.3国内锅炉压力容器压力管道中超声TOFD检测技术的应用的规定
二OO七年六月七日发布的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（国质检特函〔2007〕402号）对超声TOFD检测技术的在锅炉压力容器压力管道中的应用规定如下：
第六条、关于衍射波时差法超声波检测（TOFD）方法的应用
对现场制造壁厚度60mm以上的压力容器，可以采用TOFD检测方法替代射线法进行无损检测。从事TOFD检测的无损检测机构必须符合以下条件：