第五章 TOFD技术的工艺参数

TOFD检测工艺参数和实际操作记录
一、UTTOFD检测工艺参数
1、时域反射技术（Time-Domain Reflection，TDR）：采用TDR技术，在线布置检测时应使用50Ω带宽扫描，采用TDR-201带宽模式，允许范
围为：最低带宽：25MHz，最大带宽：75MHz，扫描脉冲宽度：2ns，允许
范围：最小1.5ns，最大4ns。

2、信号发射器：其模式为宽带发射信号，可以发射1.1MHz～15MHz
的信号，扫描间隔宽度≥3ns，接口为Φ3.5mm。

3、衰减器：扫描衰减器设定范围为：0-8dB，允许范围误差为±2dB，允许范围应在0-10dB之间。

4、接收调理：收信号接收调理设定范围应在-12dB~+18dB之间。

5、信号处理：采用180°相位回转技术，在信号处理中采用180°相
位回转，使信号更容易被捕捉到，提高探头检测灵敏度，扫描深度100mm。

1、首先，根据设置参数，检查各操作参数是否满足要求。

当检查完
毕后，按照图示调整检测系统，确定检测位置，并做好监护；
2、然后，使用探头在检测区域内进行探测，操作时注意保持探头接
点与检测位置的稳定性，采用180°相位回转技术进行处理，并确保扫描
深度100mm。

3、接着，根据有无缺陷信号，对检测结果进行综合分析。

TOFD检测技术工艺参数优化摘要：随着制造业的快速发展，对无损检测技术的环保性、检测精度和检测率提出了更高的要求。

TOFD检测技术（衍射时差超声检测技术）作为一种新型的无损检测技术，由于其检测效率高、定量精度高、可靠性好、无环境污染等优点，在许多行业得到了广泛的应用，为制造业的快速发展保驾护航。

关键词：TOFD；检测技术；工艺参数；优化1TOFD检测技术原理TOFD检测技术是一种定量检测技术，它依靠超声波与缺陷端部相互作用产生的衍射波来检测缺陷，即飞行时间衍射技术。

当超声波作用于一定长度的裂纹上时，裂纹尖端会产生衍射现象。

衍射信号远弱于反射波信号，传播方向性不明显。

衍射现象如图1所示。

缺陷端越尖锐，衍射现象越明显；相反，缺陷端越光滑，衍射现象越不明显。

TOFD检测技术采用两个探头进行检测，一个用于发射，一个用于接收。

双探头的应用可以避免镜面反射信号覆盖衍射波信号，从而在任何情况下都能很好地接收到端点的衍射信号，确定缺陷的准确位置和深度。

2TOFD检测技术的特点与传统的脉冲超声检测技术相比，TOFD检测技术利用衍射波进行检测，因此检测结果的准确性和可靠性不受缺陷与入射波夹角的影响。

一般认为，TOFD检测技术的缺陷检出率高达90%，远高于传统的超声检测和射线检测技术。

同时，缺陷的量化不受波高的影响。

对于线性缺陷或区域缺陷，TOFD检测技术对缺陷高度的测量误差不大于1mm。

但是，如果检测工艺参数设置不当，会对检测结果产生很大影响，尤其是上下表面缺陷。

直达波影响工件的近表面检测，在上表面产生盲区。

如果盲区设置不当，其厚度可达工件厚度的20%～30%。

因此，直达波的盲区是一个不容忽视的重要问题。

在检测工件下表面时，也有盲区，主要是轴线偏离底部的盲区，即两个探头中心偏离工件底部的盲区。

如果不消除盲区，疲劳裂纹等内表面缺陷的检出率将大大降低。

3TOFD检测技术的工艺参数选择和优化无损检测技术是指在检测被试物的过程中所采用的方法和技术。

（工艺技术）TOFD检测通用工艺规程参考版目录1编制的目的和适用范围12引用标准、规范13术语定义14检测人员要求25检测设备、器材和材料26检测表面要求47检测时机48TOFD检测技术工艺48.1 TOFD检测基本程序48.2检测前准备58.3表面盲区确定58.4横向缺陷68.5探头-12dB声场测试68.6与其他无损检测方法的综合应用7 8.7现场条件要求78.8检测准备78.9检测系统设置和校准118.10 检测128.11数据文件的命名规则138.12焊缝检测记录139检测数据分析和解释139.1检测数据的有效性评价139.2相关显示和非相关显示139.3缺陷位置的测定149.4缺陷尺寸测定159.5检测结果的评定和质量等级分类16 10编制专用检测工艺卡1811检测流程2112检测记录、报告和资料存档21附件1衍射时差法超声检测工艺卡21 附件2衍射时差法超声检测报告23附件3TOFD检测返修通知单26附件4衍射时差法超声检测记录271编制的目的和适用范围为了保证本公司检测工作质量，提供准确可靠的检测数据，特制定本通用规程，本规程对衍射时差法超声检测（TOFD）中各环节质量控制要求作出了规定。

本通用规程适用于以下焊接接头的TOFD检测。

1.1材料为碳素钢或低合金钢；1.2全焊透结构型式的对接接头；1.3工件厚度t：12mm≤t≤100mm（不包括焊缝余高，焊缝两侧母材厚度不同时，取薄侧厚度值）。

1.4与承压设备有关的支撑件和结构件的衍射时差法超声检测，可参照本规程使用；对于其他细晶各向同性和低声衰减材料，也可参照本规程使用，但要考虑声速衰减。

1.5对于非特种设备的TOFD检测，参照本作业指导书执行。

2引用标准、规范、文件2.1《承压设备无损检测》JB/T4730.1～5-20052.2《承压设备无损检测》第10部分：衍射时差法超声检测NB/T47013.102.3《固定式压力容器安全技术监察规程》TSGR0004-20102.4《钢制球形储罐》GB12337-20102.5无损检测术语超声检测（ISO5577:2000）GB/T12604.12.6上海鹰扬智能科技工程有限公司质量管理体系文件3术语定义GB/T12604.1、JB/T4730.1、NB/T47013.10、本公司的《质量管理手册》、《质量管理体系文件》界定的以及下列术语和定义适用于本通用检测规程。

TOFD检测通用工艺Q/SCC·CNPC·G·8005—2007 1 适用范围1.1 本工艺规定了衍射时差法超声检测（以下简称“TOFD”）人员应具备的资格、所用器材、检测工艺参数和验收标准以及采用TOFD检测承压设备的方法和质量分级要求。

1.2 本工艺依据JB/T4730.10的要求适用于同时具备下列条件的焊接接头：a）材料为低碳钢或低合金钢；b）截面全焊透的对接接头；c）工件厚度t：12mm ≤t≤400mm（不包括焊缝余高，焊缝两侧母材厚度不同时，取薄侧厚度值）。

与承压设备有关的支撑件和结构件的衍射时差法超声检测，可参照本部分使用；对于其他细晶各向同性和低声衰减金属材料，也可参照本部分使用，但应考虑声速的变化。

1.3 本工艺满足《固定式压力容器安全技术监察规程》和GB150的要求。

1.4检测工艺卡是本工艺的补充，可由II级或III级人员按合同要求编写，其工艺参数及其他相关的技术要求规定更具体。

2 引用标准1) JB/T4730.10《承压设备无损检测第10部分：衍射时差法超声检测》；2) JB/T 4730.1-2005 《承压设备无损检测第1 部分：通用要求》；3) JB/T 10061-1999《A型脉冲反射式超声波探伤仪通用技术条件》；4) JB/T 10062-1999《超声探伤用探头性能测试方法》；5) TGS R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》；6) GB150-1998《钢制压力容器》3 术语和定义标准JB/T4730.10中给出的TOFD技术专用定义和术语适用于此工艺。

4 检测人员4.1 从事TOFD检测的人员应当按照相关安全技术规范要求，获得特种设备无损检测人员超声检测TOFD专项资格，方可从事相应资格等级规定的检测工作，并负相应技术责任。

4.2 TOFD检测人员应熟悉所使用的TOFD 检测设备.4.3 TOFD检测人员应具有实际检测经验并掌握一定的承压设备结构及制造基础知识。

第9卷第1期Vol.9,No.1The Optimization of Process Parameters of TOFD Detection TechnologyTOFD 检测技术工艺参数优化收稿日期：2020-07-11作者简介：魏宁（1989—），男，辽宁锦州人，实验师，学士，研究方向：无损检测技术。

牛安琪（1994—），女，辽宁兴城人，在读研究生，研究方向：船舶与海洋工程。

DOI:10.16850/ki.21-1590/g4.2021.01.013摘要：TOFD 检测技术广泛应用于装配制造业的生产中，为了提高检测分辨率和精度，获得良好的检测效果，其工艺参数的优化处理尤其重要。

介绍TOFD 检测工艺的参数优化方法，并从探头角度、频率、晶片尺寸、扫查次数4个方面对检测结果加以分析，比较各参数影响的利弊，优化参数设置，给出最佳的选择方案。

关键词：衍射现象；轴偏离底面盲区；扩散角中图分类号：TG115文献标识码：A文章编号：2095-5928（2021）01-41-051.渤海船舶职业学院，辽宁兴城，125105；2.大连海事大学，辽宁大连，116026魏宁1，牛安琪2WEI Ning 1,NIU Anqi 21.Bohai Shipbuilding Vocational College,Xingcheng 125105,China;2.Dalian MaritimeUniversity,Dalian 116026,China当今制造业快速发展，对无损检测技术的环境保护、检测精度和检出率提出了更高的要求。

TOFD 检测技术（衍射时差法超声检测技术）作为新兴的无损检测技术，由于检测效率高、定量精度高、可靠性好、无环境污染等优点，被广泛应用到诸多行业，为制造业快速发展保驾护航。

1TOFD 检测技术原理TOFD 检测技术是一种依靠超声波和缺陷端部相互作用发出的衍射波来检出缺陷并对其进行定量的检测技术，即衍射时差法，TOFD 是Time of Flight Diffraction Technique 的英文简写[1]。