TOFD技術(shù)介紹及應(yīng)用

TOFD－TimeofFlightDiffraction

技術(shù)介紹中國特種設(shè)備檢測研究院胡斌主要內(nèi)容一、TOFD技術(shù)概述二、TOFD技術(shù)驗證與優(yōu)缺點三、國外TOFD標準四、我國TOFD發(fā)展及標準法規(guī)2023/2/22一、TOFD技術(shù)概述1、TOFD定義定義：TimeOfFlightDiffraction衍射時差法超聲檢測TOFD方法利用缺陷端點的衍射波信號探測和測量缺陷的尺寸

TOFD基本結(jié)構(gòu)：一發(fā)一收雙探頭

寬角度縱波斜探頭（通常）2023/2/242、TOFD檢測顯示A掃描顯示TOFD圖像2023/2/253、TOFD起源技術(shù)起源－1974，英國AEANDTHarwell，Silk首臺設(shè)備英國AEAA-EATechnologySonomatic首次應(yīng)用1985核電設(shè)備用途：缺陷尺寸測量2023/2/264、物理基礎(chǔ)－衍射缺陷上的每一點形成新的子波源稱為衍射惠更斯原理入射波2023/2/274、物理基礎(chǔ)－衍射缺陷衍射波衍射波入射波反射波特點：1、全方位2、低能量2023/2/28發(fā)射探頭接收探頭直通波直通波上端點下端點底面反射波底面反射波5、檢測原理——埋藏缺陷2023/2/295、檢測原理——掃查面開口缺陷發(fā)射探頭接收探頭缺陷下尖端底面反射波底面反射波直通波中斷無直通波2023/2/2105、檢測原理——底面開口缺陷發(fā)射探頭接收探頭直通波直通波缺陷上尖端底面反射波中斷無底面反射波2023/2/2115、檢測原理——層間缺陷發(fā)射探頭接收探頭直通波直通波底面發(fā)射波底面發(fā)射波反射波反射信號2023/2/2126、TOFD檢測圖像的形成（灰度圖）白+黑-幅度時間時間將每一個A掃描信號轉(zhuǎn)化為灰度線，沿探頭的運動方向拼接成二維灰度圖

2023/2/2137、TOFD掃查方式與成像特點直通波底面反射波（1）非平行掃查2023/2/2147、TOFD掃查方式與成像特點A掃描信號非平行掃查lPPCS非平行掃查成像特點2023/2/2157、TOFD掃查方式與成像特點掃查面底面直通波形成拋物線形TOFD圖像2、平行掃查方式2023/2/216二、TOFD技術(shù)的優(yōu)缺點2、TOFD圖譜—表面開口裂紋212023/2/2182、TOFD圖譜—

X形坡口根部未焊透2112342023/2/2192、TOFD圖譜—

V形坡口根部未焊透根部未焊透1232023/2/2202、TOFD圖譜—密集氣孔122023/2/2212、TOFD圖譜—橫向裂紋12341232023/2/2222、TOFD圖譜—根部未焊滿1232023/2/2232、TOFD圖譜—層間未熔合2023/2/2242、TOFD圖譜—根部未熔合TOFDtechniqueLackofrootfusiondefect2023/2/2252、TOFD圖譜—根部凹陷TOFDtechniqueRootConcavitydefect2023/2/2262、TOFD圖譜—根部過厚TOFDtechniqueOverpenetrationdefect2023/2/227（1）能探測不利取向的缺陷，缺陷檢出率高；

荷蘭焊接協(xié)會的試驗結(jié)果

POD缺陷檢出率FCR誤報率R可靠性3、TOFD優(yōu)點2023/2/228歐洲TOFDPROOF的試驗結(jié)果2023/2/2293、TOFD的優(yōu)點（2）超聲波束覆蓋區(qū)域大，效率高；（3）缺陷高度測量精確；（4）實時成像，快速分析；（5）非基于波幅，波幅影響小；（6）快速、安全、方便。

2023/2/2304、TOFD的局限性（1）掃查面盲區(qū)：直通波有一定的寬度，處于此范圍的缺陷波難以被發(fā)現(xiàn)壁厚20mm5mm壁厚28mm6mm2023/2/2314、TOFD的局限性（1）底面盲區(qū)（2）非平行掃查時焊縫橫截面相似深度的缺陷在TOFD顯示中會疊加2023/2/2323、TOFD的局限性（3）橫向缺陷檢出率較低；

橫向裂紋信號一般是可以采集到的，但是信號沒有長度，因為看起來象是來自于一個微小的點狀反射體（例如氣孔）的信號，容易被忽略。2023/2/2333、TOFD的局限性（4）TOFD信號較弱，對信噪比敏感；（5）TOFD數(shù)據(jù)分析對檢測人員要求高。

熟練掌握設(shè)備；扎實的理論基礎(chǔ)；豐富的對比試驗經(jīng)驗：工廠、試塊（RT、解剖）現(xiàn)場經(jīng)驗(跳動、滑移、耦合、表面、運動方式對圖譜影響)2023/2/2344、TOFD檢測適用對象可檢工件壁厚：歐洲：6mm美國ASTM：9mmASME:12.7mm以上時可替代射線我國：12mm對接焊接接頭（主要）各種缺陷：裂紋、未熔合、未焊透、氣孔、夾渣錯邊、腐蝕減薄、未焊滿等材料：低碳鋼和低合金鋼（主要）對其他粗晶和各向異性材料應(yīng)有特殊方法，如不銹鋼2023/2/235三、國外TOFD標準1、歐洲TOFD標準BS7706-1993英國

ENV583-6:2000無損檢測（法國標準化協(xié)會）

CEN/TS-14751:2004焊接（德國標準化協(xié)會）

共識EN標準NEN1822：2005

荷蘭驗收標準鐵素體鋼接受準則2023/2/2372、美國、日本的標準美國ASMEcodecase2235－1，1996年；自動超聲檢測，規(guī)范性質(zhì)（含驗收標準）ASTME2373-2004采用超聲波衍射時差法的標準實施規(guī)程

ASMESec.V附錄N、ASMESec.V附錄III

日本NDIS2423-2001ＴＯＦＤ法によるきず高さ測定方法2023/2/2383、關(guān)于國際TOFD標準的分類方法BS7706ENV583-6CEN/TS14751ASTME2373NDIS2423

驗收ASMEcc2235NEN1822綜合規(guī)范ASMEcc22352023/2/239四、我國TOFD發(fā)展及標準法規(guī)1、TOFD在我國的發(fā)展20世紀90年代

TOFD技術(shù)引進理論研究、設(shè)備購置中國特種設(shè)備檢測研究院端點衍射法研究無錫華光鍋爐公司李衍介紹TOFD原理和國外標準核動力研究所、中國第一重型機械集團設(shè)備引進與試驗

2000年左右試應(yīng)用西氣東輸工程中石油管道局相控陣分區(qū)聚焦＋TOFD技術(shù)中石油企標ASTME19612023/2/2411、TOFD在我國的發(fā)展TOFD檢測實際應(yīng)用（舉例）

2001年大慶龍鳳煉油廠加氫反應(yīng)器(206mm/192mm)中國一重與中國特檢院2005年神華煤液化工程340mm厚加氫反應(yīng)器中國一重

2007年新疆獨山子石化和天利高新中國特檢院質(zhì)檢總局第1個TOFD科研試點

2008年廣西石化23球罐、大連日立寶源中國特檢院TOFD企業(yè)標準2004年

中國一重企業(yè)標準（一重和中國特檢中心合作編寫）2007年中國特檢院、合肥通用院、中特創(chuàng)業(yè)、中國二重2008年江蘇省特檢院開展TOFD應(yīng)用的特種設(shè)備相關(guān)檢驗單位湖北省院、山東省院等其他行業(yè)

機械、核工業(yè)（105）、石油系統(tǒng)（中海油、中石油）、大專院校（北交大、哈工大）2023/2/2421、TOFD在我國的發(fā)展國產(chǎn)TOFD設(shè)備

2003年帶TOFD功能的超聲手動掃查成像儀中國特檢院（林樹青、馬殿忠等）

2005年第一臺單通道TOFD設(shè)備中科創(chuàng)新、湖北省特檢院

2008年鐵軌TOFD檢測設(shè)備北京市鐵道局、北京交大TOFD檢測人員

全國特種設(shè)備無損檢測UT資格中分項TOFD專項截至目前共5期，約合計150人。展望

能源工業(yè)發(fā)展，安全環(huán)保的強調(diào)，對檢測質(zhì)量、成本和效率的不斷重視——越來越廣泛的應(yīng)用

2023/2/2434、TOFD檢測標準TOFD標準1、JB/T4730.10《承壓設(shè)備衍射時差法超聲檢測》草案2006年9月5日中國特檢院提出全國鍋容標委歸口“標準起草組”成立成員狀況組長：林樹青技術(shù)總負責：壽比南特設(shè)局、中國特檢院、全國鍋容標委、全國特種設(shè)備無損考委會、省市檢驗檢測機構(gòu)、承壓設(shè)備制造單位、國內(nèi)外設(shè)備生產(chǎn)廠家、電力系統(tǒng)代表、石油系統(tǒng)代表2、企業(yè)標