TOFD衍射時(shí)差法，是一種依靠缺陷端部的衍射波的傳播時(shí)間差進(jìn)行缺陷定量的一種無損檢測(cè)方法，TOFD檢測(cè)技術(shù)在檢測(cè)壓力容器時(shí)具有檢測(cè)成本低，檢出率高，檢測(cè)結(jié)果直觀，可永久保存，并且操作方便等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于壓力容器的檢測(cè)。

近年來，隨著TOFD技術(shù)的日趨成熟，TOFD 檢測(cè)在特種設(shè)備無損檢測(cè)工作中所占的比重越來越大。

在TOFD檢測(cè)中，缺陷數(shù)據(jù)以聲場(chǎng)圖譜的方式表現(xiàn)出來，因而缺陷判讀具有較大難度，要求檢測(cè)人員具有豐富的經(jīng)驗(yàn)，但由于國(guó)內(nèi)研究和應(yīng)用時(shí)間較短，積累的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)尚不夠充分，而且各研究和應(yīng)用單位各自為陣、交流很少，因此，整體而言行業(yè)中檢測(cè)人員缺陷圖譜判讀能力不高，在實(shí)踐中也發(fā)現(xiàn)較多數(shù)量的缺陷誤判、漏判情況，為特種設(shè)備的生產(chǎn)和使用埋下了較嚴(yán)重的隱患。

本論文收集整理了檢驗(yàn)中一些常見缺陷如氣孔、夾渣、未熔合、裂紋的TOFD圖譜，歸類分析了其在TOFD圖譜上呈現(xiàn)的特征，目的是幫助檢測(cè)人員準(zhǔn)確、快速地進(jìn)行缺陷判讀，減少缺陷誤判、漏判情況的發(fā)生，以便更好地為檢驗(yàn)服務(wù)，更好地為特種設(shè)備的安全服務(wù)。

氣孔類缺陷分為單個(gè)氣孔與密集型氣孔。當(dāng)單個(gè)氣孔直徑較小時(shí)，在圖譜上呈現(xiàn)為一弧形，并且其弧形較長(zhǎng)；當(dāng)單個(gè)氣孔直徑較大時(shí)，在氣孔的上端點(diǎn)，會(huì)產(chǎn)生一小段反射信號(hào)，在圖譜上呈現(xiàn)為有段長(zhǎng)度的弧形。

密集型氣孔的呈現(xiàn)特征為，在圖譜上呈現(xiàn)為一堆的大小弧形。

氣孔TOFD圖譜如圖1~3所示。

（圖 1 單個(gè)小氣孔 TOFD 圖譜）

（圖 2 單個(gè)較大氣孔 TOFD 圖譜）

（圖 3 密集型氣孔）

由圖1~3分析可知，對(duì)于單個(gè)較小氣孔，在TOFD圖譜上顯示為一較小的弧形，并且弧長(zhǎng)較長(zhǎng)，用擬合指針可以較好的擬合，見圖1；

單個(gè)氣孔較大時(shí)，在TOFD圖譜上呈現(xiàn)為一個(gè)較大弧長(zhǎng)，用擬合指針不能完全擬合，但是可以測(cè)出其長(zhǎng)度，見圖2；

多個(gè)氣孔在TOFD圖譜上顯示為多個(gè)圓弧，圓弧與圓弧之間可能會(huì)相交，能很清楚的分開每個(gè)圓??；當(dāng)密集型氣孔密集度高時(shí)，在TOFD圖譜上呈現(xiàn)為條狀的缺陷，將圖譜放大時(shí)，能看到一系列的小圓弧，但是弧與弧之間不能很好區(qū)分開，見圖3。

在進(jìn)行TOFD圖譜判讀時(shí)，對(duì)個(gè)單個(gè)氣孔缺陷一般不做記錄，對(duì)于密集型缺陷；當(dāng)密集度不高時(shí)，根據(jù)NB/T47013.10標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的評(píng)定區(qū)內(nèi)氣孔個(gè)數(shù)，進(jìn)行判級(jí)；當(dāng)密集度高時(shí)，按條狀缺陷的判定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判定。本文NDT互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟整理！

夾渣類缺陷一般分為點(diǎn)渣與條渣兩種。

點(diǎn)渣在TOFD圖譜上顯示和氣孔類的缺陷相似，但其區(qū)別在于，點(diǎn)渣的圖譜顯示圓弧沒有氣孔的長(zhǎng)；條渣為不規(guī)則的體積型缺陷，在TOFD圖譜上呈現(xiàn)為一條不規(guī)則的主線。

夾渣類TOFD圖譜如圖4~7所示。

（圖 4 點(diǎn)渣TOFD圖譜與射線底片對(duì)比）

（圖 5 點(diǎn)渣TOFD圖譜與射線底片對(duì)比）

（圖 6 條渣TOFD圖譜與射線底片對(duì)比）

（圖 7 條渣TOFD圖譜與射線底片對(duì)比）

在圖4~7中，圖4、5為模擬試板上的點(diǎn)渣，圖6、7則為現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的條渣缺陷。

對(duì)比分析可知，點(diǎn)渣在TOFD圖譜上呈現(xiàn)的特征為一些拋物線狀的小圓弧，并且緊密靠在一起，條渣的TOFD圖譜特征為一條不規(guī)則的主線，并且斷斷續(xù)續(xù)的。

由分析總結(jié)可知，夾渣類缺陷的TOFD圖譜特征為圖譜的局部黑白對(duì)比較為鮮明，點(diǎn)渣一般由一些小的圓弧組成，圓弧較短；條渣的特征則為有一條不規(guī)律的明亮的主線，主線附近經(jīng)常伴隨著一些小圓弧。

在進(jìn)行TOFD判讀時(shí)，判斷是否為夾渣時(shí)，根據(jù)夾渣的特征進(jìn)行判斷，判讀后，點(diǎn)渣一般不作記錄，條渣則根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)級(jí)。

未熔合是指焊縫金屬與母材金屬，或焊縫金屬之間未熔化連系在一起的缺陷。

按其地址部位，未熔合可分為坡口未熔合，層間未熔合和根部未熔合三種。

未熔合缺陷的TOFD圖譜如圖8~11所示。

（圖 8 坡口未熔合與射線底片對(duì)比）

（圖 9 坡口未熔合與射線底片對(duì)比）

（圖 10 根部未熔合與射線底片對(duì)比)

（圖 11 根部未熔合與射線底片對(duì)比）

在圖8~11中，圖8、9為試板上坡口未熔合缺陷TOFD圖譜與射線底片的對(duì)比，由圖譜分析可知，坡口未熔合的圖譜特征為上下端點(diǎn)區(qū)分明顯，上端點(diǎn)一般為一條光滑的直線，有可能為光滑的曲線，下端點(diǎn)有可能是光滑的直線或曲線，也有可能是斷斷續(xù)續(xù)的曲線。

圖10、11為試板上根部未熔合與射線底片的對(duì)

比，由TOFD圖譜可知，根部未熔合為靠近底面的一條光滑直線。

因此未熔合缺陷的圖譜特征，有時(shí)與條渣的圖譜特征有點(diǎn)類似，但是未熔合為光滑的直線或曲線，而條渣則是不規(guī)則的直線或者曲線。

在進(jìn)行圖譜判讀時(shí)，未熔合缺陷的準(zhǔn)確判定尤為重要，根據(jù)未熔合呈現(xiàn)的圖譜特征對(duì)其進(jìn)行判定。在檢測(cè)時(shí)，直通波附近的缺陷要特別注意，由于直通波的存在，衍射信號(hào)的相位關(guān)系很有可能不容易分辨，因此在判定時(shí)，要看該處缺陷與直通波的走向，并且注意缺陷端點(diǎn)位置是否平整。當(dāng)檢測(cè)一旦發(fā)現(xiàn)未熔合，評(píng)定為Ⅲ級(jí)。

裂紋對(duì)壓力容器的危害是最大，由于裂紋會(huì)不斷的擴(kuò)展，因此對(duì)裂紋準(zhǔn)確判定尤其重要。裂紋缺陷的TOFD圖譜如12~15所示。

（圖 12 裂紋TOFD圖譜與射線底片對(duì)比）

（圖 13 裂紋TOFD圖譜與射線底片對(duì)比）

（圖 14 裂紋TOFD圖譜與射線底片對(duì)比）

（圖 15 裂紋TOFD圖譜與射線底片對(duì)比）

圖12~15為試板上的兩組裂紋TOFD圖譜與射線圖譜底片的對(duì)比，從TOFD圖譜上分析得知，裂紋有上下端點(diǎn)，有兩條主線，并且相位相反，主線旁邊有一堆細(xì)小的圓弧根據(jù)上述TOFD圖譜呈現(xiàn)的特征，裂紋的特征可歸為以下幾個(gè)特征：

一是裂紋由兩條不規(guī)則的主線組成，這兩條主線的相位相反，但有時(shí)在圖譜上相位關(guān)系顯示不明顯，并且主線旁會(huì)有一些小圓弧；

二是裂紋由一條不規(guī)則的主線組成，主線上下附近有許多小圓?。?

三是裂紋由一條明亮的主線組成，在其一端有許多細(xì)小的圓弧。

在進(jìn)行判讀時(shí)，尤其是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)在役壓力容器檢測(cè)的圖譜時(shí)，圖譜上出現(xiàn)了上述裂紋特征時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意，再根據(jù)檢測(cè)實(shí)際情況進(jìn)行判定。

本文通過檢測(cè)結(jié)果圖譜，分析總結(jié)了典型缺陷在TOFD圖譜上呈現(xiàn)的特征，其特征規(guī)律如下：

一是氣孔類缺陷，TOFD法對(duì)單個(gè)氣孔的定性比較準(zhǔn)確，單個(gè)氣孔的TOFD信號(hào)圖像呈兩端向下墜的弧線形，信號(hào)邊緣的清晰度向兩側(cè)逐漸下降，缺陷自身衍射波相位反轉(zhuǎn)不明顯，下端衍射波波幅比上端衍射波波幅小。

密集氣孔呈現(xiàn)一系列幅度各異的弧線，氣孔靠得很近時(shí)，TOFD信號(hào)圖像會(huì)出現(xiàn)層疊現(xiàn)象，不易區(qū)分各個(gè)氣孔的邊界。

二是夾渣類缺陷，其TOFD圖譜特征為圖像總體亮度并不高，與底色反差不大，但局部會(huì)出現(xiàn)亮度反差較明顯的點(diǎn)，點(diǎn)渣的圖譜常由一些較短的小圓弧組成，條渣的特征為有一條不規(guī)律的明亮的主線，主線附近經(jīng)常伴隨著一些小圓弧。

三是未熔合，坡口未融合的上下端點(diǎn)一般為光滑的直線或曲線，下端點(diǎn)有時(shí)候會(huì)斷開，上下端點(diǎn)相位相反，較易區(qū)分；根部未融合為靠近底面的一條光滑直線或曲線。

四是裂紋，TOFD法對(duì)埋藏性裂紋的定性非常準(zhǔn)確，裂紋的TOFD圖像邊緣較清晰，亮度較高，與底色反差明顯。

裂紋的TOFD圖像一般呈一條或上下兩條相位相反的不規(guī)則主線，兩端和主線不時(shí)伴有不規(guī)則的拋物線狀的小圓弧，表面及近表面裂紋上端點(diǎn)衍射波不清晰，根部裂紋下端點(diǎn)衍射波不清晰。

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