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3000m^3液氨球罐TOFD检测应用

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耘造藻糟贼则蚤糟宰藻造凿蚤灶早酝葬糟澡蚤灶藻液氨球罐检测应用刘国栋袁陈贤洮袁王林渊合肥通用机械研究院，安徽压力容器与管道安全技术省级实验室，安徽合肥230031）

摘要：介绍球罐的技术特点和液氨球罐在现场建造过程中的焊缝检测难点，以及TOFD检测技术的特

点分析和国内TOFD检测标准的发展和应用更新，列举了TOFD检测在3000m3液氨球罐工程上的应用实例。总结出TOFD检测代替射线检测在3000m3液氨球罐建造上应用的可行性。同时，分析了在应用TOFD进行焊缝检测时，TOFD检测精度和结果的影响因素。在说明TOFD检测应用优势的同时又指出

TOFD检测的不足之处，即TOFD检测存在一定的表面和底面盲区，球罐采用TOFD检测时仍然需要辅

以脉冲反射法超声波检测和表面检测。为今后同类设备的无损检测应用提供了应用经验和工程借鉴。关键词：TOFD检测；球罐；盲区

中图分类号：TG457文献标志码：B文章编号：员园园员原圆猿园猿（圆园员7）11原园117-03

阅韵陨：10.7512/j.issn.1001-2303.2017.11.24

ApplicationofTOFDtestingona3000m3liquidammoniasphericaltankLIUGuodong，CHENXiantao，WANGLin（HefeiGeneralMachineryResearchInstitute，Anhuiprovinciallaboratoryforsafetytechnologyofpressurevesselsandpipelines，Hefei230031，China）

粤遭泽贼则葬糟贼：AccordingtoillustrationaboutcharacteristicsofsphericaltanksandNDTdifficultiesofliquidammoniasphericaltanks，

featuresofTOFDtestingtechnologyandimprovementandupdatesofTOFDstandards，ainstanceaboutTOFDapplicationon3000m3

liquidammoniasphericaltankisenumeratedinthispaper.ItiscorrectthattheammoniasphericaltankisconstructedbyTOFDnotradiographictesting.AlthoughTOFDhavesalotofadvantagesonsphericaltanksNDT，TOFDtestingtechnologyhaveblindzonesoftheupperandbottomsurface.Meanwhile，magneticparticleandpenetranttestingshouldbeapplicationtosphericaltanksconstructionbesidesTOFD.Itprovidedsomeexperienceforreferenceinsimilartanks.运藻赠憎燥则凿泽：TOFDtesting；sphericaltank；blindarea

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第源7卷第11期圆园员7年11月灾燥造援源7晕燥援11Nov.圆园员7耘造藻糟贼则蚤糟宰藻造凿蚤灶早酝葬糟澡蚤灶藻

收稿日期院2017-03-01；修回日期院2017-04-07

作者简介院刘国栋（1981—），男，工程师，主要从事压力容器

的技术服务、安装管理、检测检验等工作。E-mail：lgd1020@163.com。

本文参考文献引用格式：刘国栋，陈贤洮，王林.3000m3液氨球罐TOFD检测应用[J].电焊机，2017，47（11）：117-119.

0前言随着国民经济的快速发展和工业的大规模建设，大型化成为球罐建造的必然趋势。球罐大型化主要受制于球罐建造材料、焊接以及无损检测技术，在材料没有升级的前提下，球罐的壁厚势必增加。因此球罐的大型化导致焊缝增加，焊接难度增加，焊缝的无损检测难度也相应增加。球罐焊接质量直接影响到球罐的安全可靠运

行，如何高效地进行球罐焊缝的无损检测，提高焊缝缺陷检出率，避免漏检，一直是国内检测机构及科研单位着力解决的问题。

1球罐无损检测的特点（1）焊缝较长。以3000m3球罐为例，三带十支柱混合橘瓣式结构的球罐焊缝总长约455.5m，四带十支柱混合橘瓣式结构的球罐焊缝总长约为525.6m。

（2）球罐的现场组焊为全位置焊接，因此焊缝检测也相应为平、横、立、仰位置的检测。（3）受球罐自身结构和施工工序的影响，球罐需117窑窑耘造藻糟贼则蚤糟宰藻造凿蚤灶早酝葬糟澡蚤灶藻

要在焊缝清根后、焊接完成后、热处理后、水压试验后等分别进行渗透、超声、射线或TOFD、磁粉检测。2液氨球罐的特点（1）受检球罐公称容积3000m3，盛装介质为液氨。碳钢和低合金钢在无水液氨中具有一定的应力腐蚀开裂敏感性。因此，该球罐在设计时就不能选用Rm逸540MPa的高强钢材料。目前，液氨球罐根据设计压力的不同选用16MnDR和Q370R两种材料[1]。该球罐的设计压力为2.354MPa，因此选用Q370R更为合理，最终确定的名义厚度为56mm。（2）该球罐采用三带十支柱混合橘瓣式结构，对接焊缝总长455.5m。对于56mm厚的球罐来说，X射线机根本无法满足工程需要，Co60和加速器更不可能用于现场，只能采用酌射线源全景曝光透照或TOFD检测技术。由于较大直径的球罐在采用酌射线源进行中心曝光时，一方面较难检测出焊缝中存在的面积型缺陷[2]。另一方面，壁厚越大，一次透照所需的酌射线源的能量越大，同时酌射线源的能量会随着时间的推移而迅速衰减，后续透照需要的曝光时间会逐步增加；酌射线源的运输、使用、保管等环节都涉及到公众安全，管理相当严格。现在酌射线检测在球罐检测上的应用已越来越少，目前常用的检测方法为TOFD检测。3TOFD检测3.1TOFD原理衍射时差法超声检测（TOFD）是当前超声波检测领域的前沿技术之一，是一种利用超声波衍射现象、非基于波幅的自动超声检测方法，其基本特点是采用一发一收工作模式。发射探头和接收探头按一定间距相向放置，使用发射探头向被检焊缝发出一束指向角足够大的斜射纵波声束，此声束覆盖整个被检区域，若在缺陷上下端部能产生衍射波并被同尺寸、同频率的接收探头接收到，则根据直通波与由缺陷上下端部产生的衍射波以及底波到达接收探头的传播时间差与声速的关系，可准确地测出缺陷（如裂纹）的埋藏深度和自身高度。3.2TOFD标准的发展应用TOFD技术在国外已经发展应用多年，但在国内的应用时间较短。2009年底，TSGR0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》开始提出应用TOFD检测代替射线检测[3]。2010年以前，国内的几家TOFD检测应用研究机构（或单位）只能通过各自的企业标准进行有限范围内的应用，且TOFD检测具体应用到某个项目前都必须经过国家质量技术监督检验检疫总局的备案许可。直至2010年8月27日，NB/T47013.10-2010《承压设备无损检测第10部分：衍射时差法超声检测》标准才正式发布。随后GB150-2011《压力容器》在修订时也将TOFD检测

方法纳入其中[3]。2015年4月2日，《承压设备无损检测第10部分：衍射时差法超声检测》更新至NB/T47013.10-2015[5]。随着TOFD标准的不断更新，TOFD

在国内的应用逐步被广大工程技术人员认可接受。3.3TOFD检测的特点

（1）从工件适用厚度范围上，TOFD检测适用的工件厚度为12~400mm。（2）从技术性能上看，TOFD能检出对接接头中的未焊透、气孔、夹渣、裂纹、未熔合等缺陷，且检出率较高，能确定缺陷的深度、长度和自身高度，厚壁工件缺陷检测灵敏度较高；检测结果较为直观，监测数据可记录和存储。（3）从安全环保性上看，TOFD检测不产生环境危害，也不会对操作人员造成人身伤害。（4）从检测周期上看，TOFD检测在球罐一段（条）焊缝焊接完成后即可进行检测，而不必等到球罐整体焊接成型后再进行检测，有利于加快球罐的建造进度。（5）从经济性上来讲，TOFD检测成本低，只有设备的购置及维护成本和人员成本。4TOFD检测应用实例

该液氨球罐的主要设计参数：公称容积3000m3，内径18000mm，设计压力2.354MPa，设计温度-20/50益，名义厚度56mm。结构形式：三带十支柱

混合橘瓣式，共计34块球壳板；焊缝总长455.5m。4.1检测仪器及设备

仪器型号为HS810的TOFD检测仪；探头为5MHzφ6，3.5MHzφ8；楔块角度：70毅/55毅；耦合

剂：水；对比试块/模拟试块：T=62/T=62mm；扫查装置：手动扫查器，带编码器。4.2检测区域

本次球罐对接焊缝的检测厚度为56mm，检测宽度为焊缝本身43mm加两侧各25mm的宽度，如图1所示。采用两对探头双通道模式检测。探头声束在所检测区域高度范围内相对声束轴线处的

焊接工艺第源7卷 刊头.TIF not exist!

118窑窑耘造藻糟贼则蚤糟宰藻造凿蚤灶早酝葬糟澡蚤灶藻

声压幅值下降不应超过12dB。4.3表面准备

（1）清除焊缝和热影响区的飞溅、焊疤、焊渣等。（2）打磨焊缝表面咬边、较大的隆起和凹陷等，确保焊缝余高在规定范围内。（3）检测前应在工件扫查面上予以标记，标记内容至少包括焊缝编号、扫查起始点和扫查方向，同时在母材上距焊缝中心线规定距离处画一条线作为扫查装置运动的参考。4.4球罐检测焊缝分布

该3000m3液氨球罐焊缝分布如图2所示。

图2球罐焊缝分布4.5TOFD检测结果

本次TOFD检测焊缝455.5m，发现超标缺陷31处。根据返修通知单提供的缺陷位置对焊缝进行

实际解剖返修，均在TOFD检出部位不同程度地发现了气孔、夹渣或未熔合等缺陷。选取有代表性的几处缺陷，如图3~图5所示。经实际解剖验证，图3为气孔和夹渣缺陷，图4为连续密集气孔缺陷，图5为断续夹渣缺陷。说明虽然TOFD检测不能对缺陷进行定性，但是对缺陷位置

和缺陷的检出率比较准确，可用于现场施工。

4.6TOFD实际应用体会（1）焊缝余高对TOFD检测精度和结果有一定影响，因此在检测前应打磨焊缝余高，确保在设计要求范围内。（2）TOFD检测存在表面和底面盲区，因此需要改进检测工艺或者其他检测方法对表面和底面盲区进行补充检测。（3）TOFD检测出的缺陷虽然能够确定缺陷的深度、长度和自身高度，但在寻找缺陷具体位置时不如底片直观，有时需辅助脉冲反射法超声波检测再次定位缺陷。通过3000m3液氨球罐TOFD检测应用实例，总结出TOFD检测在该球罐建造上的应用是可行的。相对射线检测而言，TOFD检测技术在大型球罐的检测上有环保、经济、效率高、检出率高、促进球罐建造精度等优势，一般情况下可以代替射线检测。

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TOFD检测技术在承压类特种设备检验中的应用研究

TOFD检测技术在承压类特种设备检验中的应用研究

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。

液氨球罐检验方案

液氨球罐检验方案

液氨球罐检验步骤一、液氨球罐检验实施步骤1、停止向1#罐产液氨，关闭1#罐进氨阀，保持两罐气氨平衡，然后把1#罐液氨外卖直至无液氨可卖为止。

2、将1#罐气氨连通阀关闭，与2#罐充气管阀关闭，联系等压回收工段降低压力，将1#罐气氨排至等压回收工段，直至气氨压力降至0.4MPa以下，然后联系外单位打氨水车灌入软水，将1#罐余压彻底排入打氨水车吸收。

3、气氨卸净后，各管口加盲板与系统及2#罐完全隔离。

4、罐内无压力后，打开氮气管阀门，打开罐顶放空阀，取样分析氨含量在10%左右。

5、将1#罐上部人孔大盖打开或放空管阀门卸下，然后灌水直至满10小时后，从下部液位计液相处排水至复合肥或向其他地方排放。

6、将水排净后，将下部人孔打开，用引风机向罐内鼓风一段时间，取样分析合格后，进入人员进罐内拆除雷达液位计。

7、搭设脚手架。

8、焊缝打磨，探伤检验。

9、检验完毕，拆脚手架，安装调试雷达液位计。

10、底部人孔恢复，从上部加满水后紧固上部人孔大盖及各密封口，然后接好打压泵进行打压，打压1.25倍合格后将上部放空阀开启进气，然后从底部排污阀放水。

11、排净水后，用氮气吹除置换合格后拆除盲板，严格按要求紧固法兰。

12、氮气试压至0.6Mpa，检查无异常后至顶部放空。

13、用气氨连通阀慢慢升压至1.8Mpa，保压30分钟，检查无异常后，自驰放气放至等压吸氨，泄压至与2#罐同等压力。

14、按程序慢慢产入液氨循环使用即可。

15、检查接地、静电连接是否完好。

16、检查领导小组全部成员参见验收，合格后签字交付使用。

二、检验前的准备工作1、高压喷淋装置调试到位，排污及置换管线安全好用。

2、铺设临时管道及附属设施。

3、认真检测球罐和输气管道的防静电接地，其接地电阻不得大于5欧姆。

4、对球罐和输气管道上所有开关阀门、安全阀、压力表等设施认真检查维护，做到坚固、严密、有效、开关迅速、动作灵活，并要配备必要的抢修机具、设备和材料。

5、对各取样点、重点阀门设立监控点，专人值守，明确职责。

3500立方米轻烃球罐焊接及TOFD检测的应用

3500立方米轻烃球罐焊接及TOFD检测的应用

3500立方米轻烃球罐焊接及TOFD检测的应用摘要：焊接是球罐安装施工中的重要环节，与传统检测方法射线检测相比，焊缝采用TOFD技术检测，具有适用厚度大、检测灵敏度高、安全环保以及对裂纹类缺陷敏感性强的优势。

TOFD作为一种新的检测技术，越来越多地替代射线检测。

关键词：球罐；焊接；无损检测；TOFD独山子石化加工轻烃炼油及乙烯优化调整项目新建轻烃罐区10台3500m3轻烃球罐、主体材料Q345R、厚度50mm。

为了建造优质工程，确保球罐的质量，焊缝质量是一个关键的因素。

大型球形储罐采用TOFD检测替代射线检测，其根本原因是TOFD检测方法的优点与球罐大型化及现场安装环境需求的结合。

衍射时差技术首先应用上世纪60年代的英国核工业领域，作为一种精确的缺陷定量定位技术，广泛应用于石化、锅炉压力容器、电力、长输管线等。

国内最早的TOFD技术应用是2000年的西气东输工程，大规模运用全自动焊接技术，全线35万道焊口一次焊接合格率高达98.3%。

衍射时差法超声检测技术（Time of Flight Diffraction Technique简称TOFD技术）依靠超声波与缺陷尖端或端部相互作用后，而发出的衍射波来检测缺陷并对缺陷进行定位、定量的一种无损检测技术。

一、球罐焊接，每台轻烃罐含54块球壳板，550米对接焊缝。

1、球罐焊接前按JB4708标准的有关要求进行立焊、横焊、平+仰焊三种位置焊接工艺评定。

焊接采用手工电弧焊，球壳板之间的焊接，内外部构件、安装用工卡具、预焊件等与球壳板焊接的焊缝Q345R材质采用J507型焊条.全部采用偏X型坡口，手工电弧焊，对称退焊法。

焊接采用ZX7-400型电焊机，焊缝清根采用ZX7-630型电焊机。

焊接电源直流反接。

焊工对称分布、等速施焊。

焊条采用直流电源，焊条接正极，可进行全位置焊接，严格控制焊接线能量不超过35KJ/cm，施焊时，采用窄焊道、薄层多层焊，每一焊道宽度不大于焊芯直径的4倍。

TOFD检测技术在在役设备定期检验中的应用分析与建议

TOFD检测技术在在役设备定期检验中的应用分析与建议

TOFD检测技术在在役设备定期检验中的应用分析与建议摘要：TOFD检测技术凭借其在厚壁设备焊缝中缺陷检出率高、漏检率低、现场条件要求低、检测灵敏度高、缺陷定位定量准确率高的特点被广泛应用于现场无损检测应用。

GB12337-2014《钢制球形储罐》中也明确规定“对于奥氏体不锈钢制球形储罐的对接焊缝应优先采用射线检测，其他材料制的球罐应优先采用衍射时差法超声检测(TOFD)”。

TSG21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程中》关于“压力容器的对接接头应当采用射线检测、超声检测（包括衍射时差法超声检测（TOFD）、可记录的脉冲反射法超声检测和不可记录的脉冲反射法超声检测）；当采用不可记录的脉冲反射法超声检测时，应当采用射线检测或者衍射时差法超声检测进行附加局部检测”的规定。

关键词：TOFD检测；标准差异；缺陷引言当前我们正处于工业4.0时代—第四次工业革命时代,这是以新技术、区块链技术、物联网技术、人工智能、先进材料、多维打印、生物技术、地球工程、空间技术为主的技术革命。

这是一场全新的绿色工业革命,其实质和特征是大幅度地提高资源生产率,并使经济增长率与不可再生资源要素全面分离,同时也与二氧化碳等温室气体排放全面分离。

1 TOFD检测原理超声波衍射时差法（TimeofFlightDiffraction，TOFD）主要利用超声波衍射信号进行结构缺陷的无损检测，具体而言，其主要借助一对超声波纵向扫描探头展开检测。

接收探头最先接收到的波即为直通波，此后接收探头接收到衍射波信号，最后接收的是结构底面的反射回波，该波形通常被称为A扫描信号。

A扫描信号所携带的信息量较少，结合该信号进行结构缺陷类型判断存在一定困难，故必须按照探头扫描方向将探头每个移动步距所对应的A扫描信号依次排列，并将其幅值和相位转换为256级灰度图像，进而得出TOFD-D检测图像。

当波形向正半周期转化时，颜色转向白色，而当波形向负半周期转化时，颜色向黑色。