摘要:在工业生产中,承压设备为重要设施,占据重要地位,需要加强管理。在承压设备管理中,需要根据具体工业生产要求评定设备安全等级,检测设备的完整性、质量等。近几年,随着工业技术的快速发展,TOFD技术逐渐应用于承压设备无损检测中,提高了检测水平。文章主要对TOFD技术进行概述,分析该技术的基本原理、优点等,并在此基础上探究TOFD技术在承压设备无损检测中的具体应用。
关键词:TOFD技术;无损检测;承压设备;工业生产;设备安全等级 文献标识码:A
作为一种超声检测新技术,TOFD衍射时差法超声检测越来越多地应用在特种设备、船舶、承压设备的无损检测中,具有检测准确、缺陷检出率高等优点,对设备的安全运行具有重要意义。对于承压设备而言,由于其所处理的介质多为易燃易爆、高温物质,在受压工作状态下,如果发生事故,将对人们造成严重的财产、生命损失,影响工业、社会的稳定发展。因此,在工业生产中,相关企业部门应加强对承压设备的管理、检测,确保质量合格、结构完整,使其高效地投入工业生产中。
1 TOFD技术概述
1.1 TOFD技术的定义
1977年,英国实验室研究员Silk等人根据超声波衍射现象提出TOFD技术,即为衍射时差法超声检测技术。该技术物理检测原理为:当检测物的孔或障碍物尺寸与波长接近或比其小时,衍射现象产生。在此基础上,当超声波作用于裂纹缺陷时,衍射波在纹缝隙、端角处发生叠加,产生衍射波,然后探头接收检测衍射波,以此判定缺陷的深度、大小。
相比于传统超声检测技术,TOFD检测技术采用反射探头、接收探头双探头模式。在具体检测中,利用数字式超声波检测仪,在检测缝两侧对称位置放置探头,确保检测区域被声束覆盖,在脉冲发射控制下,发射探头发射超声脉冲,且脉冲入射到被检测缝断面,在遇到缺陷的情况下产生衍射波、反射波,此时,探头便同时接收两波,利用计算机技术处理波信号,定性、定量分析信号,并显示缺相形状、高度、位置等信息,使检测
准确。
2 TOFD技术在承压设备无损检测中的具体应用
2.1 检测准备工作
在承压设备无损检测前,需要根据检测对象,准备检测仪器。当TOFD技术在承压设备无损检测中的具体应用中,应首先设置数字式超声波检测仪参数、设置探头,调整仪器的灵密度等。例如,探头设置包括探头中心距、晶片尺寸、探头频率等设置。对于壁较薄的承压设备,可使用较大频率探头,直通波和底波信号之间具有20个周期以上的时间差。而对于厚壁承压色设备检测而言,较低频率探头应用在靠近设备下表面处,较大频率探头应用在靠近设备上表面处。TOFD两个探头之间保持20%以内的中心频率差,确保信号覆盖的全面性。同时,由于检测灵敏度将直接影响检测的增益值,因此,在检测前,检测人员还应适度调整TOFD检测仪的灵敏度,通常情况下,依据检测对象进行灵敏度设置,如直筒波波幅设为满屏的40%。此外,还应对扫描增量、脉冲重复频率、触发电压、信号平均化处理等参数进行准确设置、调整,确保仪器接收到最全面、可靠的信号,获得理想的TOFD图形。
2.2 缺陷定位、分类
在长期使用过程中,因各种因素影响,承压设备存在不同缺陷。如对于埋地压力管道而言,其存在应力腐蚀、内腐蚀裂缝危险、外力破坏危险等,裂缝状况各不相同。因此,在承压设备无损检测过程中,应通过TOFD技术检测出缺陷的长度、类型、位置、埋藏深度等。而对于不同缺陷类型可通过衍射波信号进行辨认。例如,如果底波中断通过耦合损失校正或向传播时间较长的方向移动,则可判断设备存在地面开口型缺陷。如果缺陷下端部衍射波中一些减弱信号利用耦合损失校正,则可判断为表面开口型缺陷。如果检测过程中上端部、下端部衍射均产生信号,则缺陷为埋藏型缺陷。同时,在TOFD无损检测技术具体应用中,由于底波、侧向波信号微弱,会存在一些缺陷漏检问题,因此,在具体检测中,应用TOFD多次扫描设备,反复检测,并做好检测记录,全面分析检测结果,对有所疑问的检测数据进行脉冲回波法、平行扫描等方式验证,获得全面信息,确保检测的准确性。此外,在缺陷定位、测长过程中,可利用双探头同步移动方式,将缺陷置于两探头之间,扫描衍射点,根据扫查的探头移动量测量缺陷长度。
2.3 盲区补充检测、数据分析
在TOFD无损检测中,应注意表面盲区补充检测,以提高检测准确性。表面盲区主要包括下表面盲区、上表面盲区两部分。其中,直通波信号可引起上表面盲区,如在检测中,如果缺陷信号隐藏在直通波信号中,那么,计算机系统便接受不到缺陷信号,不能对缺陷信号进行分析,从而影响缺陷的准确查找。同时,在正常检测中,检测50mm以下工件焊缝,上表面盲区占检测厚度的20%左右。因此,在实际工作中,应反复检测,偏置非平行扫查盲区,提高检测准确率。例如,可选择宽频带窄脉冲探头、改变探头参数、减小PCS,减少扫查盲区,并利用渗透检测、冲反射法超声检测等方法补充检测。在TOFD检测仪扫描、检测过程中,衍射波信号发送到探头上,结合计算机技术,在计算机中形成TOFD图像,结合图像分析确定设备缺陷。在此过程中,数据分析极为重要,需要检测人员全面、准确分析、判读TOFD图像、扫描信号,根据信号特点进行判断。例如,根据尖端衍射信号相位定量、定性分析缺陷信号,然后信号以数字化的形式存在于光盘、计算机系统中,为盲区检测、其他辅助检测提供数据,并为设备以后检测提供对比依据。
3 结语
在承压设备无损检测中,TOFD技术是一种新型技术,广泛应用于工业生产设备检测中,是主要的设备无损检测方式。TOFD技术通过衍射波接收、信号传送、图像分析,判断设备缺陷位置、类型、长度等,及时发现设备问题。在具体检测中,检测人员合理利用TOFD技术,科学设置检测参数、全面扫描各盲区,提高检测准确度,降低设备危险性,确保工业生产的正常进行。
参考文献
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