超声波检测新技术-TOFD检测

TOFD检测技术在承压类特种设备检验中的应用研究摘要:TOFD（Time of Flight Diffraction）技术是一种非接触式超声波检测方法，广泛应用于承压类特种设备的检验中。

本文通过对TOFD检测技术的研究和实践，探讨了其在承压类特种设备检验中的应用效果和方法。

通过分析实际案例，发现TOFD检测技术具有高灵敏度、高准确性和非破坏性等特点，在承压类特种设备的缺陷检测方面具有显著的优势。

同时，提出了一些优化和改进的方法，比如检测前的准备、缺陷定位等，以进一步提高TOFD技术在承压类特种设备检验中的应用效果。

关键词:TOFD检测技术；承压类特种设备；非接触式超声波检测；优化方法承压类特种设备是一类在工业生产中承受压力的特殊设备，如压力容器、锅炉等。

这些设备的安全运行对于保障生产过程的稳定性和员工的人身安全至关重要。

然而，由于长期的使用和环境因素的影响，这些设备在使用过程中可能会出现各种缺陷，如裂纹、腐蚀和疲劳等。

因此，及时准确地检测和评估这些缺陷的严重程度，对于确保承压类特种设备的安全运行至关重要。

一、TOFD检测技术在承压类特种设备检验中的应用作用作为现代科技的崭新产物，TOFD检测技术以其高效准确的特点，在承压类特种设备检验中发挥着重要的应用作用。

TOFD的应用能够在特种设备中实现快速、非破坏性的缺陷检测，为设备的安全运行提供了保障。

承压类特种设备广泛应用于工业生产中，例如石油化工、核能、航空航天等领域。

这些设备在长时间运行过程中，往往会受到各种因素的影响，如高温、高压、腐蚀等，导致设备内部出现缺陷。

如果这些缺陷得不到及时发现和修复，将会给生产环境和人员安全带来巨大风险。

因此，对承压类特种设备进行定期的检验和维修显得尤为重要。

TOFD 检测技术作为一种新型的无损检测技术，通过超声波的传播和散射原理，能够快速、准确地检测出设备内部的缺陷情况。

其操作简便、效率高、成本低的特点，使得TOFD检测技术成为了承压类特种设备检验中的重要工具。

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，能够不受声束角度、检测方向、缺陷表面粗糙度、工件表面状态及探头压力等因素的影响，对于判定缺陷的真实性和准确定量上十分有效，而且TOFD 可以和脉冲反射法相结合来相互取长补短。

超声波衍射时差法(TOFD)检测过程控制要点超声波衍射时差法(TOFD)是采用一发一收探头，利用缺陷端点的衍射波信号探测缺陷和测定缺陷尺寸的一种超声检测技术，其对垂直于探测面缺陷的尺寸测量具有独特的优势，在结构焊缝检测上的应用已经较为成熟。

随着国内标准NB/T 47013.10-2010《承压设备无损检测第10部分：衍射时差法超声检测》的颁布，TOFD检测技术在国内得到迅速推广。

TOFD检测不是一个基于幅度响应的超声检测技术，但需要足够的灵敏度以使待检测的缺陷能够被识别。

TOFD检测的一个弱点是检测面和底面附近存在盲区，为了确保声束覆盖检测区域，必须在确定检测工艺时考虑这一因素。

探头选择和探头配置很大程度上决定着TOFD检测技术的整体精度、信噪比和覆盖区域。

进行仪器设置是为了确保足够的系统增益和信噪比，以便发现所关注的衍射信号，确保分辨力可接受、声束能够覆盖所关注的区域以及系统动态范围的有效使用。

TOFD检测过程和现场评审中有以下几点需要重点关注：一、检测区域覆盖根据任务要求的检测区域和检测级别，首先通过选择探头角度、测定探头前沿及声束扩散角来确定探头组合和间距，并根据厚度决定是否需要分区检测。

然后进行上下面盲区的确认，以决定是否需要补充超声横波检测，或偏置非平行扫查。

二、数据采样间距进行TOFD扫查时，沿扫查方向的数据采样间距在各标准中有明确规定。

三、仪器设置和验证1．灵敏度:TOFD检测不是基于幅度对缺陷进行当量评定的检测技术，TOFD检测灵敏度的设置方式也与常规超声不同，不是以人工缺陷的幅度作为基准。

灵敏度的设置只是为了保证信号幅度在一定范围内，并具有较高的信噪比。

通常要求直通波高度为满刻度的40%~90%，或在底波80%的基础上再增益20~32dB，或噪声在满刻度的5%~10%。

有时标准会要求在试块上验证探头指定区域缺陷的检出性。

2．深度校准:TOFD检测中，探头接收的信号到达时间与反射体的深度并不是线性关系，反射体的深度是在假定信号位于两探头中心的正下方的情况下，依据已知的声速和信号与直通波的时间差由软件自动计算得到的。

・新技术应用・超声波T OFD检测技术Ultras onic T OFD Measuring T echnology天津市电力科学研究院(天津300022) 马　崇摘　要:对T OFD技术的原理、影像形成及缺陷的测量进行阐述;T OFD技术的应用可提高缺陷检出率,为设备可用性评估提供数据资料,促进我国无损检测技术的进一步发展。

关键词:超声波检测;T OFD技术;图像分析中图分类号:TG115128+5文献标识码:B文章编号:100329171(2003)0920031203T OFD技术全称T ime of Flight Diffraction(绕射波传播时间技术),是20世纪70年代末由英国Harwell试验室(UK AE A)的Silk和Lidington先生发明的。

它是一种可以精确测量缺陷尺寸的超声波检测技术,可以精确测量平面缺陷的在壁厚方向的高度,为设备的可用性评估提供试验数据。

20世纪80年代,在英国核工业领域中,要求减少缺陷高度测量的失误,以精确进行断裂力学评估,T OFD技术的发展为设备的可用性评估提供了精确的试验数据。

此技术在国外应用在石油、天然气和石油化工等工业领域。

随着对该技术理解的深化,该技术以其检测的快速性和尺寸测量的可靠性必将得到更加广泛的应用。

在英国出版物和欧洲临时标准对T OFD 技术的应用都有阐述。

天津电力科学研究院作为中国最早引进该项技术的单位之一,对此技术进行了研究。

本文对T OFD技术的基础理论进行阐述,并对试验图像进行一些说明。

1　T OFD技术基本原理常规的超声波探伤技术是脉冲反射式的,利用超声波在缺陷表面的反射波对缺陷进行测量; T OFD技术以缺陷尖端对超声波的作用为基础,利用超声波的反射及绕射原理对金属部件进行检验。

当超声波遇到一个平面缺陷时,在产生正常的反射波的同时,在缺陷的边缘和尖端产生绕射波。

这种绕射波在很宽的角度内发散,并且强度非常弱。

T OFD利用两个探头进行探伤,一个作为发射探头,另一个作为接收探头,探头间的距离称作探头间距(P.S.D)。

TOFD定义Time Of Flight Diffraction(TOFD)超声波衍射时差法，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。

TOFD技术的来源TOFD技术的英文全称是Time of Flight Diffraction Technique，中文译名为衍射时差法超声检测技术。

TOFD技术于20世纪70年代由英国哈威尔的国家无损检测中心silk博士首先提出，其原理源于silk博士对裂纹尖端衍射信号的研究。

在同一时期我国中科院也检测出了裂纹尖端衍射信号，发展出一套裂纹测高的工艺方法，但并未发展出现在通行的TOFD检测技术。

TOFD技术首先是一种检测方法，但能满足这种检测方法要求的仪器却迟迟未能问世。

详细情况在下一部分内容进行讲解。

TOFD要求探头接收微弱的衍射波时达到足够的信噪比，仪器可全程记录A扫波形、形成D扫描图谱，并且可用解三角形的方法将A扫时间值换算成深度值。

而同一时期工业探伤的技术水平没能达到可满足这些技术要求的水平。

直到20世纪90年代，计算机技术的发展使得数字化超声探伤仪发展成熟后，研制便携、成本可接受的TOFD检测仪才成为可能。

但即便如此，TOFD仪器与普通A超仪器之间还是存在很大技术差别。

TOFD技术的物理原理衍射现象是TOFD技术采用的基本物理原理。

衍射现象的解释：波遇到障碍物或小孔后通过散射继续传播的现象，根据惠更斯原理，媒质上波阵面上的各点，都可以看成是发射子波的波源，其后任意时刻这些子波的包迹，就是该时刻新的波阵面。

TOFD工作原理TOFD技术采用一发一收两个宽带窄脉冲探头进行检测，探头相对于焊缝中心线对称布置。

发射探头产生非聚焦纵波波束以一定角度入射到被检工件中，其中部分波束沿近表面传播被接收探头接收，部分波束经底面反射后被探头接收。

接收探头通过接收缺陷尖端的衍射信号及其时差来确定缺陷的位置和自身高度。

超声衍射时差（TOFD）技术原理简介（含图表）1.超声衍射时差(TOFD)技术介绍“TOFD”即Timeofflightdiffraction，译成中文是“超声波衍射时差法检测”，TOFD检测技术原理是利用超声波遇到诸如裂纹等的缺陷时，将在缺陷尖端发生迭加到正常反射波上的衍射波，探头探测到衍射波，从而判定缺陷的大小和深度。

极大地提高了缺陷检出率。

TOFD检验技术具有缺陷检出能力强、缺陷定位精度高、节省设备的制造时间等特点，在检测资料上保证安全，并且可以用数字型式永久保存，恰好弥补了常规超声波检测技术的不足。

此技术首先是应用于核工业设备检验，如今在电力、石化、管道、压力容器、钢结构等方面多有应用。

上个世纪七十年代早期，英国原子能管理局(UnitedKingdomAtomicEnergyAuthority，即UKAEA)的国家无损检测研究中心的Harwell实验室提出了了超声波衍射在UT中应用的原理。

UKAEA为了开发比常规超声波检测更精确的缺陷定量技术，最早由史可·毛瑞斯(SILKMG)博士开发出了超声衍射时差技术- 1 -(TimeofFlightDiffraction，简称TOFD)。

后来欧美国家的有关机构进行了大量的试验，到80年代早期证实，对于核反应堆的压力容器和主要部件，TOFD技术作为超声检测是可行的，其可靠性和精度要高于常规超声检测(即脉冲回波)技术；相比常规的脉冲回波技术，当时的TOFD 技术有几个最明显的不同，一是很高的定量精度，绝对误差<±1mm，而裂纹监测的误差<±0.3mm；二是对缺陷的方向和角度不敏感，不向脉冲回波技术那样对某些方向的缺陷有“盲区”；三是对缺陷的定量不是基于信号的波幅，而是基于缺陷尖端衍射信号的声程和时间。

后来开发了便携的设备系统(即国际无损检测中心的ZIPSCAN)，TOFD技术被国际工业界广泛公认。

90年代，该项技术开始应用与石油化工管线的检测。

球形储罐定期检验中的TOFD检测【摘要】球形储罐是工业生产中常见的储存容器，为了确保其安全运行，定期检验是必不可少的环节。

TOFD检测是一种非破坏性检测技术，可以对储罐进行全面而准确的检测。

本文首先介绍了TOFD检测的原理和在定期检验中的应用，然后分析了TOFD检测技术的优势和实施步骤，最后对检测结果进行了详细的分析。

通过本文的研究，我们可以发现TOFD检测在球形储罐定期检验中的重要性，并展望了TOFD检测技术的发展前景。

TOFD检测技术在球形储罐定期检验中具有重要的应用前景，可以为工业生产提供更加可靠和安全的保障。

【关键词】球形储罐、TOFD检测、定期检验、应用、技术优势、实施步骤、结果分析、重要性、发展前景。

1. 引言1.1 背景介绍球形储罐是一种常见的工业设备，主要用于储存液体或气体。

由于长期受到内外部介质的影响，球形储罐内壁容易发生腐蚀、磨损或裂纹等缺陷，如果不及时修复或更换，可能会导致泄漏或爆炸事故。

为了确保球形储罐的安全运行，定期检验是必不可少的环节。

本文将重点介绍球形储罐定期检验中的TOFD检测，包括TOFD检测的原理、应用场景、技术优势、实施步骤以及结果分析。

通过对TOFD检测在球形储罐定期检验中的重要性和发展前景的探讨，旨在帮助读者更加全面地了解和认识这一技术的重要性，并为今后的研究和实践提供指导和借鉴。

1.2 TOFD检测概述TOFD（Time-of-Flight Diffraction）检测是一种非接触式超声波检测技术，可以用于检测材料内部的缺陷或裂纹。

TOFD检测是在传统超声波检测技术基础上发展而来的一种新型技术，其原理是利用超声波在材料中传播时产生的衍射效应来检测缺陷的位置和大小。

TOFD检测具有高灵敏度、高分辨率、全面性和准确性等优点，可以对球形储罐等大型容器中的缺陷进行全面、及时和精准的检测。

在球形储罐定期检验中，TOFD检测可以帮助工程师及时发现潜在的问题，避免事故的发生，保障生产安全。