TOFD技術(shù)介紹及應(yīng)用

TOFD－TimeofFlightDiffraction

技術(shù)介紹中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院胡斌主要內(nèi)容一、TOFD技術(shù)概述二、TOFD技術(shù)驗(yàn)證與優(yōu)缺點(diǎn)三、國(guó)外TOFD標(biāo)準(zhǔn)四、我國(guó)TOFD發(fā)展及標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)2023/2/22一、TOFD技術(shù)概述1、TOFD定義定義：TimeOfFlightDiffraction衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)TOFD方法利用缺陷端點(diǎn)的衍射波信號(hào)探測(cè)和測(cè)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(cè)顯示A掃描顯示TOFD圖像2023/2/253、TOFD起源技術(shù)起源－1974，英國(guó)AEANDTHarwell，Silk首臺(tái)設(shè)備英國(guó)AEAA-EATechnologySonomatic首次應(yīng)用1985核電設(shè)備用途：缺陷尺寸測(cè)量2023/2/264、物理基礎(chǔ)－衍射缺陷上的每一點(diǎn)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(diǎn)：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(diǎn)下端點(diǎn)底面反射波底面反射波5、檢測(cè)原理——埋藏缺陷2023/2/295、檢測(cè)原理——掃查面開(kāi)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(wú)直通波2023/2/2105、檢測(cè)原理——底面開(kāi)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(wú)底面反射波2023/2/2115、檢測(cè)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(hào)2023/2/2126、TOFD檢測(cè)圖像的形成（灰度圖）白+黑-幅度時(shí)間時(shí)間將每一個(gè)A掃描信號(hào)轉(zhuǎn)化為灰度線，沿探頭的運(yùn)動(dòng)方向拼接成二維灰度圖

2023/2/2137、TOFD掃查方式與成像特點(diǎn)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(diǎn)A掃描信號(hào)非平行掃查lPPCS非平行掃查成像特點(diǎn)2023/2/2157、TOFD掃查方式與成像特點(diǎn)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(diǎn)2、TOFD圖譜—表面開(kāi)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(guò)厚TOFDtechniqueOverpenetrationdefect2023/2/227（1）能探測(cè)不利取向的缺陷，缺陷檢出率高；

荷蘭焊接協(xié)會(huì)的試驗(yàn)結(jié)果

POD缺陷檢出率FCR誤報(bào)率R可靠性3、TOFD優(yōu)點(diǎn)2023/2/228歐洲TOFDPROOF的試驗(yàn)結(jié)果2023/2/2293、TOFD的優(yōu)點(diǎn)（2）超聲波束覆蓋區(qū)域大，效率高；（3）缺陷高度測(cè)量精確；（4）實(shí)時(shí)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(shí)焊縫橫截面相似深度的缺陷在TOFD顯示中會(huì)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(hào)一般是可以采集到的，但是信號(hào)沒(méi)有長(zhǎng)度，因?yàn)榭雌饋?lái)象是來(lái)自于一個(gè)微小的點(diǎn)狀反射體（例如氣孔）的信號(hào)，容易被忽略。2023/2/2333、TOFD的局限性（4）TOFD信號(hào)較弱，對(duì)信噪比敏感；（5）TOFD數(shù)據(jù)分析對(duì)檢測(cè)人員要求高。

熟練掌握設(shè)備；扎實(shí)的理論基礎(chǔ)；豐富的對(duì)比試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)：工廠、試塊（RT、解剖）現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)(跳動(dòng)、滑移、耦合、表面、運(yùn)動(dòng)方式對(duì)圖譜影響)2023/2/2344、TOFD檢測(cè)適用對(duì)象可檢工件壁厚：歐洲：6mm美國(guó)ASTM：9mmASME:12.7mm以上時(shí)可替代射線我國(guó)：12mm對(duì)接焊接接頭（主要）各種缺陷：裂紋、未熔合、未焊透、氣孔、夾渣錯(cuò)邊、腐蝕減薄、未焊滿等材料：低碳鋼和低合金鋼（主要）對(duì)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(guó)外TOFD標(biāo)準(zhǔn)1、歐洲TOFD標(biāo)準(zhǔn)BS7706-1993英國(guó)

ENV583-6:2000無(wú)損檢測(cè)（法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)）

CEN/TS-14751:2004焊接（德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)）

共識(shí)EN標(biāo)準(zhǔn)NEN1822：2005

荷蘭驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)鐵素體鋼接受準(zhǔn)則2023/2/2372、美國(guó)、日本的標(biāo)準(zhǔn)美國(guó)ASMEcodecase2235－1，1996年；自動(dòng)超聲檢測(cè)，規(guī)范性質(zhì)（含驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)）ASTME2373-2004采用超聲波衍射時(shí)差法的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)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(cè)定方法2023/2/2383、關(guān)于國(guó)際TOFD標(biāo)準(zhǔn)的分類方法BS7706ENV583-6CEN/TS14751ASTME2373NDIS2423

驗(yàn)收ASMEcc2235NEN1822綜合規(guī)范ASMEcc22352023/2/239四、我國(guó)TOFD發(fā)展及標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)1、TOFD在我國(guó)的發(fā)展20世紀(jì)90年代

TOFD技術(shù)引進(jìn)理論研究、設(shè)備購(gòu)置中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院端點(diǎn)衍射法研究無(wú)錫華光鍋爐公司李衍介紹TOFD原理和國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)核動(dòng)力研究所、中國(guó)第一重型機(jī)械集團(tuán)設(shè)備引進(jìn)與試驗(yàn)

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(biāo)ASTME19612023/2/2411、TOFD在我國(guó)的發(fā)展TOFD檢測(cè)實(shí)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(guó)一重與中國(guó)特檢院2005年神華煤液化工程340mm厚加氫反應(yīng)器中國(guó)一重

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

2008年廣西石化23球罐、大連日立寶源中國(guó)特檢院TOFD企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2004年

中國(guó)一重企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（一重和中國(guó)特檢中心合作編寫(xiě)）2007年中國(guó)特檢院、合肥通用院、中特創(chuàng)業(yè)、中國(guó)二重2008年江蘇省特檢院開(kāi)展TOFD應(yīng)用的特種設(shè)備相關(guān)檢驗(yàn)單位湖北省院、山東省院等其他行業(yè)

機(jī)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(guó)的發(fā)展國(guó)產(chǎn)TOFD設(shè)備

2003年帶TOFD功能的超聲手動(dòng)掃查成像儀中國(guó)特檢院（林樹(shù)青、馬殿忠等）

2005年第一臺(tái)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(cè)設(shè)備北京市鐵道局、北京交大TOFD檢測(cè)人員

全國(guó)特種設(shè)備無(wú)損檢測(cè)UT資格中分項(xiàng)TOFD專項(xiàng)截至目前共5期，約合計(jì)150人。展望

能源工業(yè)發(fā)展，安全環(huán)保的強(qiáng)調(diào)，對(duì)檢測(cè)質(zhì)量、成本和效率的不斷重視——越來(lái)越廣泛的應(yīng)用

2023/2/2434、TOFD檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)TOFD標(biāo)準(zhǔn)1、JB/T4730.10《承壓設(shè)備衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)》草案2006年9月5日中國(guó)特檢院提出全國(guó)鍋容標(biāo)委歸口“標(biāo)準(zhǔn)起草組”成立成員狀況組長(zhǎng)：林樹(shù)青技術(shù)總負(fù)責(zé)：壽比南特設(shè)局、中國(guó)特檢院、全國(guó)鍋容標(biāo)委、全國(guó)特種設(shè)備無(wú)損考委會(huì)、省市檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)、承壓設(shè)備制造單位、國(guó)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(biāo)