TOFD焊縫檢測原理及實務

1、TOFD焊縫檢測焊縫檢測2007年年7月月12日日TOFD釋義 TOFD(Time-of-flight-diffraction technique)檢測技術(shù)是在1977年，由Silk根據(jù)超聲波衍射現(xiàn)象提出來，簡稱衍射時差法 (TOFD)。檢測時使用一對或多對寬聲束探頭，每對探頭相對焊縫對稱分布，聲束覆蓋檢測區(qū)域，遇到缺陷時產(chǎn)生反射波和衍射波。探頭同時接收反射波和衍射波，通過測量衍射波傳播時間和利用三角方程，來確定出缺陷的尺寸和位置。TOFD檢測的特點：檢測的特點：l l檢驗是使用一對寬聲束、縱波探頭，探頭頻率高于檢驗是使用一對寬聲束、縱波探頭，探頭頻率高于脈沖回波法（脈沖回波法（PE）的探頭頻

2、率，探頭相對于焊縫對稱）的探頭頻率，探頭相對于焊縫對稱分布。分布。l 聲束在焊縫中傳播遇到缺陷時，缺陷會產(chǎn)生反射波，聲束在焊縫中傳播遇到缺陷時，缺陷會產(chǎn)生反射波，缺陷兩端產(chǎn)生衍射波，衍射波比反射波低缺陷兩端產(chǎn)生衍射波，衍射波比反射波低2030dB。接收探頭具有極高的靈敏度，接收衍射波。接收探頭具有極高的靈敏度，接收衍射波。l l以精確測量衍射波的傳輸時間和簡單的三角方程為以精確測量衍射波的傳輸時間和簡單的三角方程為理論基礎(chǔ)，使用計算機來完成缺陷尺寸和位置的測量。理論基礎(chǔ)，使用計算機來完成缺陷尺寸和位置的測量。l lTOFD檢驗不是依賴于測量缺陷回波高度而是以精檢驗不是依賴于測量缺陷回波高度而是

3、以精確測量衍射波的飛行時間確定缺陷的尺寸和位置，對確測量衍射波的飛行時間確定缺陷的尺寸和位置，對于自然裂紋測量精度為于自然裂紋測量精度為1mm，對于人工反射體測量精，對于人工反射體測量精度為度為0.1mm（實驗室條件下）。（實驗室條件下）。TOFD 認可 TOFD 還沒有被管線標準認可 (僅僅有少數(shù)的標準中有關(guān)于TOFD的內(nèi)容) 然而, TOFD 對于判定缺陷尺寸的真實性和準確定量上十分有效。 同時， TOFD 可以和脈沖反射法相互取長補短。 例如， 檢出焊縫中部的缺陷，判斷缺陷是否向表面延伸等就是它的強項。 在厚壁容器環(huán)焊縫上作為案例每次使用前需要向國家質(zhì)檢總局申請。衍射現(xiàn)象裂紋衍射波衍射波

4、入射波折射波向各個方向傳播向各個方向傳播能量低能量低取決于入射角取決于入射角TOFD: 典型的設置發(fā)射探頭接收探頭橫向波上端點下端點內(nèi)壁反射信號A掃信號發(fā)射探頭接收探頭橫向波橫向波LW上端點上端點下端點下端點內(nèi)壁反射波內(nèi)壁反射波BW側(cè)向波（LW）和內(nèi)壁反射波（BW）是固定存在的，無論被檢焊縫中是否存在缺陷。由于側(cè)向波（LW）和內(nèi)壁反射波（BW）的存在，檢測時如果只使用TOFD檢測，在上表面和內(nèi)壁表面存在盲區(qū)，一般為幾毫米左右。側(cè)向波（LW）和內(nèi)壁反射波（BW）及每一個顯示的上、下衍射波相位是相反的。相位變化橫向波橫向波LW上端點上端點下端點下端點內(nèi)壁反射波內(nèi)壁反射波BW+-+-需要不檢波的A掃

5、來顯示相位的變化傳播時間發(fā)射探頭接收探頭SSdt0t002222tcdSt缺陷深度發(fā)射探頭接收探頭SSdt0t0220222Sttcd缺陷自身高度發(fā)射探頭接收探頭2Sd112ddhd2由于計算自身高度只需要測量時間由于計算自身高度只需要測量時間,所以高度估計會很準確。所以高度估計會很準確。實際操作中，檢實際操作中，檢測裂紋測裂紋1-mm的精度是完全可以達到的的精度是完全可以達到的(檢測人工缺陷時可以達到檢測人工缺陷時可以達到0.1mm)。數(shù)據(jù)顯示(A掃非檢波和D掃灰譜圖顯示)D掃掃上表面上表面內(nèi)壁內(nèi)壁A掃掃LWBW缺陷位置的影響發(fā)射探頭接收探頭SSdt0t0 x缺陷位置的不確切性發(fā)射探頭接收探

6、頭SSt2t1相等時間的軌跡相等時間的軌跡(t1+t2=ct)dmindmax實際上實際上:絕對深度的最大誤差低于絕對深度的最大誤差低于10%.內(nèi)部（?。┤毕莸母叨裙烙嬚`差是可以忽略的內(nèi)部（?。┤毕莸母叨裙烙嬚`差是可以忽略的。特別應注意靠近內(nèi)壁的小缺陷特別應注意靠近內(nèi)壁的小缺陷橫向掃查上表面上表面內(nèi)壁內(nèi)壁B掃掃側(cè)向波側(cè)向波這種掃查會產(chǎn)生典型的這種掃查會產(chǎn)生典型的反向拋物線反向拋物線當探頭相對于當探頭相對于缺陷對稱時時缺陷對稱時時間最短間最短。幾種典型的TOFD波形1、上表面存在裂紋時，聲束無法從上表面通過，無側(cè)向波（LW）和上端點衍射波。2、內(nèi)表面存在裂紋時，聲束無法從內(nèi)表面通過，無內(nèi)壁反射波

7、（BW）和下端點衍射波。3、水平方向的平面形缺陷 (層間未熔, 冷夾層)上下端點衍射波合在一起。向外表面延伸的裂紋發(fā)射探頭接收探頭裂紋尖端裂紋尖端內(nèi)壁反射波內(nèi)壁反射波BW側(cè)向波被隔開了側(cè)向波被隔開了沒有側(cè)向波沒有側(cè)向波向內(nèi)表面延伸的裂紋發(fā)射探頭接收探頭側(cè)向波側(cè)向波LW尖端信號尖端信號內(nèi)壁反射信號被隔開了內(nèi)壁反射信號被隔開了沒有內(nèi)壁沒有內(nèi)壁反射波反射波水平方向的平面形缺陷(層間未熔, 冷夾層)發(fā)射探頭接收探頭側(cè)向波側(cè)向波LW內(nèi)壁反射波內(nèi)壁反射波BW反射回波反射回波反射信號反射回波反射回波反射信號TOFD 的局限性 在外表面和內(nèi)表面附近存在盲區(qū)。 解釋比較困難，目前國內(nèi)對缺陷定性問題沒有經(jīng)驗，經(jīng)常

8、需要輔助其它檢測手段。 夸大了一些良性的缺陷, 如氣孔, 冷夾層, 內(nèi)部未熔合。 實際檢測中缺陷高度方向誤差較小，長度方向誤差較大（6dB法測長）。 注意標準問題 (有待解決) 檢測標準：ASME CODE CASE 2235簡介1、相關(guān)定義1.1掃描面 Scanned surface：放置探頭的表面或水浸探傷中超聲波能量進入試件的表面。1.2遠面 Far surface：與掃描面相對的表面。1.3缺陷深度 Flaw depth：缺陷上端面距掃描面的距離。1.4缺陷高度 Flaw height：投影到一個厚度平面上的缺陷的上、下端點之間的距離，用H表示。在評定時，對于表面缺陷，H等于“a”；對

9、于內(nèi)部缺陷，H等于“2a”。1.5 缺陷上端點 Upper flaw extremity：缺陷離掃描面最近的端點或頂點。1.6 缺陷下端點 Lower flaw extremity：缺陷離掃描面最遠的端點或頂點。1.7 爬波 Creep wave ：在平面或凹面上，TOFD兩探頭之間的波。1.8 B掃查 B-scan：一對探頭在橫穿焊縫或缺陷的方向上進行配置，探頭運動方向與焊縫方向垂直的掃查；顯示時，坐標原點為焊縫的中點，橫坐標表示與焊縫中線的距離，縱坐標表示深度。A、B、D顯示示意圖。1.9 D掃查 D-scan：在掃查時，一對探頭在橫穿焊縫或缺陷的方向上進行配置，探頭運動方向與焊縫方向平行

10、的掃查；顯示時，坐標原點為掃查的起始點，橫坐標表示焊縫的深度，縱坐標表示焊縫的長度。2、適用范圍：壓力容器焊縫厚度大于等于12.7mm時可以使用超聲波檢測替代射線檢測。3、檢測區(qū)域的劃定：對于母材厚度大于204mm的焊縫，檢測區(qū)域應覆蓋全部焊縫體積，并加上焊縫兩側(cè)各51mm的范圍；當母材厚度等于或小于204mm時，超聲波檢測區(qū)域應覆蓋全部焊縫體積，再加上焊縫兩側(cè)各25.4mm或t中較小值的范圍。 如果滿足以下條件，檢測區(qū)域可以減小到包括實際熱影響區(qū)（HAZ）再加上焊縫兩側(cè)熱影響區(qū)以外6.4mm的部分：（1）在焊接工藝評定中，焊縫熱影響區(qū)經(jīng)過測量并有文件記錄，并且（2）UT探頭的定位和掃查裝置按

11、標記（焊縫附近的油漆或低應力印記）得到控制，以確保實際熱影響區(qū)再加上1/4英寸（6.4 mm）的材料范圍得到檢測。4 TOFD工藝規(guī)程要求 ASME第卷第四章焊縫超聲檢測方法規(guī)定了20項變量.其中15個主變量:受檢焊縫形狀、外徑、壁厚、產(chǎn)品形式（管、板等），探測面，探測方法（直射波、斜射波、接觸法或液濅法），超聲波形和聲束角度，探頭型式、頻率和晶片尺寸、形狀，特殊探頭、碶塊、忖墊或鞍座（使用時），超聲儀，校驗（校準試塊和校準方法），掃查方向和掃查范圍，掃查方式（手工或自動），幾何形狀信號與缺陷信號識別方法，信號大小測定方法，計算機數(shù)據(jù)采集（使用時），掃查覆蓋性（僅指減少時）和人員操作要求。TO

12、FD工藝規(guī)程要求 另5個副變量：人員資格鑒定要求，表面狀態(tài)（探測面，校準試塊）藕合劑類型或牌號，自動報警或記錄設備（使用時）和記錄，包括要記錄的必要校驗數(shù)據(jù)（如儀器設定）。 新增6個特定性主變量：儀器型號和制造者，儀器軟件，掃查方向和掃查范圍，缺陷測長方法，缺陷測高方法和數(shù)據(jù)采集間隔。 對規(guī)定的主變量的變更，要求進行驗證演示，以評定新參數(shù)有效性；副變量則不用。5 TOFD設備系統(tǒng)要求 TOFD儀器要求 提供線性A掃描顯示，儀器放大線性和水平線性誤差不大于5%。超聲脈沖發(fā)生器可通過單向或雙向方波脈沖提供激勵電壓。脈沖寬度應可調(diào)，以使脈沖幅度和持續(xù)時間達到最優(yōu)化。超聲接受器的帶寬應與探頭標稱頻率帶

13、寬相匹配。接受器增益旋鈕應能以1dB的增量調(diào)節(jié)。系統(tǒng)中可設前置放大器。波形模數(shù)變換取樣頻率至少應為探頭標稱頻率4倍。要對原始數(shù)據(jù)進行數(shù)字信號處理時，波形的模數(shù)變換取樣頻率應提高到探頭標稱頻率的8倍。TOFD設備系統(tǒng)要求 數(shù)據(jù)顯示和記錄 數(shù)據(jù)顯示要求觀測不檢波的A掃描圖形，以便確定與A掃描時基記錄有關(guān)的顯示閘門的始點和長度。所用設備應能將所有進入顯示閘門的A掃描圖形儲存到磁盤或光盤上。設備還要能提供至少64級灰度等級或彩色色譜的被檢焊縫的斷面圖。但不允許只存斷面圖，而不存A掃描射頻（不檢波）波形。顯示用的計算機軟件應包括將光標或波形時基線性化的算法，以便測評缺陷埋藏深度和自身高度。除儲存包括波幅

14、和時基細節(jié)的波形數(shù)據(jù)外，還要能儲存指示相鄰波形相對位置（即編碼位置）的定位數(shù)據(jù)。TOFD設備系統(tǒng)要求 探頭要求 使用一對探頭（稱為TOFD探頭對），相對放置，一發(fā)一收。 TOFD探頭對的標稱頻率相同。 TOFD探頭對晶片相同。 對峰值回波降20dB測試時，探頭脈沖持續(xù)時間應不大于2周期。 探頭可用非聚焦或聚焦探頭（前者推薦用于探傷，后者推薦用于提高定量分辨率）。 探頭可用單晶片，也可用相控陣。 標稱頻率應為2-15MHZ，除非檢測的產(chǎn)品材料具有特殊晶粒結(jié)構(gòu)，才可用其他頻率。TOFD設備系統(tǒng)要求 探頭角度的選擇和布置 表1為不同壁厚范圍可達到足夠分辨率和評定范圍的探頭參數(shù)推薦值。對壁后70mm的

15、鋼焊縫，一般要求用一對縱波斜探頭橫跨在焊縫兩側(cè)。對70T 300mm的鋼焊縫，應進行分層檢測。 TOFD檢測最佳探頭對間距： 2S=21.73dm,dm為缺陷高度中點離檢測表面的距離(深度),聲束夾角為1200；當小于850或大于1650就可能引起缺陷端部衍衍射波減弱。表1 不同壁厚時TOFD探頭參數(shù)推薦值 壁厚范圍 壁厚T 中心頻率 晶片尺寸標稱探頭角度 mm mm MHZ mm /0 T70 10 1015 2 6 50 70 10 30 5 10 2 6 50 60 30 70 2 5 6 12 45 60 70 T 70 8 5 10 2 6 50 70 300 80 100 2 5

16、6 12 45 60 100 300 1 3 10 25 45 60TOFD設備系統(tǒng)要求 校驗試塊要求 ASME法規(guī)2004版采用槽形試塊作驗證演示,2006增補版在強制性附錄中規(guī)定采用長度方向與探測面相平行的長橫孔,作為調(diào)整TOFD系統(tǒng)在厚度范圍內(nèi)檢測靈敏度的校準反射體。孔長至少50mm，孔徑隨檢測厚度而異。鉆孔位置居于枝塊側(cè)面中心板厚T的四分之一和四分之三處。受檢焊縫厚度較大時，校準試塊也要分層。 校準試塊厚度Tc，被檢測件厚度T100mm時，Tc=10%T；T100mm時，Tc=T+10mmTOFT設備系統(tǒng)要求 掃查機構(gòu) 掃查機構(gòu)應保證兩探頭間距固定不變，并保證掃查軸線在檢測區(qū)段始終一致

17、。探頭移動可用機動或手動方式，探頭支架應配置與A掃描取樣同步的編碼器。6 TOFD校準事項靈敏度校準方法將探頭對置于試塊或受檢測件表面上，調(diào)節(jié)增益旋鈕，使側(cè)向波波幅為滿屏高4090%，而噪聲低于5-10%，作基準靈敏度。分區(qū)檢測側(cè)向波不出現(xiàn)時，只需根據(jù)噪聲水平來調(diào)節(jié)。靈敏度的驗證使試塊中長橫孔位于兩探頭連線的中分面上，孔的最弱信號至少應為滿屏高的80%。厚度分層檢測重復以上操作。還應檢出相鄰層區(qū)中距離最近的長橫孔。覆蓋寬度的驗證若對校準試塊中要求檢出的長橫孔不能全部檢出，就要增加兩次偏心附加檢查。編碼器的校準按制造商推薦方法進行，誤差1%。7、前期檢測在斜波束檢測前，要進行最初的直波束檢測，以

18、便發(fā)現(xiàn)被檢區(qū)域中可能干涉斜波束檢測的反射體，檢測可以：1）手動檢查，或2）是焊接前對母材的檢查， 或3）在自動超聲檢測中進行。8、對超聲TOFD檢測數(shù)據(jù)采集的要求超聲檢測應當采用自動的計算機數(shù)據(jù)采集裝置。數(shù)據(jù)應是未經(jīng)過修飾的。在數(shù)據(jù)記錄中保存的數(shù)據(jù)應是未經(jīng)閘門和取閾值處理的完整數(shù)據(jù)。 9、數(shù)據(jù)分析和評定、數(shù)據(jù)分析和評定9.1 數(shù)據(jù)分析準則：大于下文的反射體都應被區(qū)分究竟是由缺陷產(chǎn)生的或是由于幾何結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的。當反射體確被認為是缺陷時，按本標準進行評定和驗收。9.1.1在以波幅為基準的技術(shù)（PE）中，應對所產(chǎn)生的反應超過基準波高20%的反射體的位置、波幅和范圍作進一步檢查。9.1.2在非波幅基準技

19、術(shù)（TOFD）中，圖象的顯示長度超過下文（1）、（2）所列極限者，則其位置和范圍應作進一步檢查：（1）對母材厚度小于等于102mm的焊縫，圖象顯示長度大于0.20英寸（5mm）者應進一步檢查；（2）對母材厚度大于102mm的焊縫，圖象顯示長度大于0.05t或19mm（取二者中之小值）者應進一步檢查（注：t為焊縫相臨母材的公稱厚度）。 9.2幾何形狀引起的顯示 由幾何形狀和冶金原因引起的超聲波顯示按以下分類：9.2.1對于確定是由于表面輪廓（例如焊縫加強高或根部）或者材料冶金結(jié)構(gòu)的變化（例如金屬母材上的堆焊層界面）而引起的顯示，可作為幾何形狀引起的顯示進行分類，不必進行評定，但應對最大顯示波幅和

20、位置應予記錄。例如：內(nèi)部附件：最大波幅200%DAC，位于內(nèi)表面，在焊縫中心線上方25.4mm，距定位原點的方向為從90至95。9.2.2按以下步驟來確定顯示是否是由幾何形狀引起：（1）按現(xiàn)用的檢測程序?qū)Π瓷潴w的區(qū)域進行實驗結(jié)果進行整理；（2）繪制和驗證反射體的坐標，提供可顯示出反射體位置和表面不連續(xù)（例如根部和鏜孔）的橫截面展示；（3）審查加工和焊縫準備圖（焊接接頭坡口圖）。9.2.3另外，還可使用其他NDE方法和技術(shù)確定疑點的成因（例如選用另外的超聲波聲束的角度，射線照相，檢查內(nèi)孔表面和/或外圓表面的幾何形狀）。9.3缺陷的定量 缺陷的定量應遵循驗證過的程序，該程序要完成過相似厚度材料

21、的認證試塊和校準試塊的檢測。缺陷也可以采用補充的手動技術(shù)檢查，但也需要上述的演示證明。缺陷的尺寸由完全包含缺陷區(qū)域的矩形確定。注意：根據(jù)目前的經(jīng)驗，缺陷長度測量誤差較大，有時輔助手工超聲波檢測或其它檢測手段是非常必要的。9.4缺陷的評定使用表1、表2、表3和以下要求對缺陷進行驗收評定：9.4.1表面缺陷。UT檢查中確定的表面缺陷有的可能與表面相連，有的不與表面相連。與表面相連的缺陷或表面開口缺陷是拒收的。但根據(jù)下面表（1）、（2）或（3）的規(guī)定進行了表面檢測者除外。如果缺陷穿透到表面，可進行MT、PT或ET檢測。9.4.2多個缺陷（1）相鄰的不連續(xù)缺陷的間距小于等于圖2所示的“s”時，應被認為

22、是一個平面型缺陷。（2）不連續(xù)缺陷基本上平行時，缺陷的平面間距離小于等于12.7mm（參看圖3）者，應被認為是一個平面型缺陷。（3）在穿透容器筒壁的方向上，共面而非線性排列的不連續(xù)缺陷，如果當相鄰缺陷的間距小于等于圖4所示的“s”時，應被認為是一個平面缺陷。（4）在穿透筒壁方向上（即垂直于工件受壓表面的方向），相距12.7mm的兩個平行平面內(nèi)，不連續(xù)的共面缺陷的深度尺寸之和超過圖5所示S時，則應予以拒收。8.4.3不與表面相連的表面缺陷：缺陷長度（l）不得超過4t。9驗收準則驗收準則9.1多通道超聲波檢測中，確認與表面相連或表面開口的缺陷是拒收的：9.2 單個缺陷指示長度不允許超過1/3t，且

23、對于板厚為80120mm的焊縫最大不超過30mm，板厚大于120mm的焊縫最大不超過50mm；9.3對于80400mm的焊縫檢測中發(fā)現(xiàn)的缺陷按表1、表2、表3驗收。當表中缺陷的驗收標準與以上三條相矛盾時，按嚴格要求執(zhí)行。檢測工藝示例檢測工藝示例180400mm厚對接焊縫的多通道自動超聲檢厚對接焊縫的多通道自動超聲檢測通用工藝規(guī)程測通用工藝規(guī)程 1范圍范圍2規(guī)范性引用標準規(guī)范性引用標準3檢測人員檢測人員3.1 操作多通道超聲檢測設備及評定分析超聲波檢驗數(shù)據(jù)的人員必須具有質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局頒發(fā)的超聲波II級或II級以上資格證書。3.2操作多通道超聲檢測設備的人員應接受設備制造商技術(shù)人員或具有TOFD資

24、格證書的人員進行的培訓并且考核合格,還須經(jīng)過單位技術(shù)負責人的批準。3.3采集和分析數(shù)據(jù)的人員除了具備以上兩條的要求外，還應參與了對檢測工藝的論證。3.4進行多通道超聲波檢測人員的資格鑒定證書應統(tǒng)一保存，在檢測時如果需要統(tǒng)一向用戶或監(jiān)檢單位出示。注意：操作人員的熟練程度與檢測結(jié)果的準確性有直接關(guān)系。4檢測位置和區(qū)域的確定檢測位置和區(qū)域的確定4.1 畫線4.1.1進行多通道超聲波檢測的焊縫，其類型、材料，包括厚度、尺寸結(jié)構(gòu)應在圖紙中標明。4.1.2工藝部門在編制工藝時，對需要進行多通道超聲波檢測的焊縫，工藝中應明確焊接前在母材上距焊縫中心線規(guī)定的的位置上畫出一條標記線（標記線的具體位置見專用工藝）

25、，并將此標記線保留到進行多通道超聲波檢測時。4.1.3如果焊縫多通道超聲檢測或其它檢測不合格，應將標記線保留到返修后再次檢測為止。4.2檢測應包括焊縫的全部體積和熱影響區(qū)再加上焊縫兩側(cè)熱影響區(qū)以外6.4mm的區(qū)域。容器的設計和制造部門應提供焊縫和熱影響區(qū)的尺寸。焊縫的位置應清楚地標注出來以便在工件上能清晰地辨認出焊縫的位置。4.2.1一般容器的筒體與筒體對接環(huán)焊縫和筒體與封頭對接環(huán)焊縫熱影響區(qū)小于5mm，因此檢測區(qū)域為焊縫寬度及每側(cè)再加上12mm的范圍。注意：一般窄間隙焊接寬度30mm以下，認證時，需要將掃查架左右偏移15mm+12mm=27mm掃查三次，以確定全部檢測區(qū)域一次檢測有效5檢測區(qū)

26、域的表面要求檢測區(qū)域的表面要求5.1 母材：焊縫兩側(cè)各500mm范圍內(nèi)的母材應是軋制的、機加的或打磨的狀態(tài)，以便去除焊豆、表面不規(guī)則和其它影響檢測的雜質(zhì)。5.2 焊縫：如果焊縫表面影響檢測，應對焊縫表面進行修整，使之不影響掃查或產(chǎn)生非相關(guān)顯示。注意：根據(jù)目前設備使用情況，自動檢測所要求的表面粗糙度略高于手工超聲波檢測的要求。另外表面的不平整有時會在直通波時有反映。6檢測時機檢測時機 多通道超聲波檢測時機應與反應器技術(shù)條件中規(guī)定的射線檢測時機相一致，在專用工藝中應明確檢測時機。7儀器、裝備和器材儀器、裝備和器材7.1儀器 超聲波檢測使用以下儀器完成：a 儀器和 掃查器b 探頭：5MHz 1/2”

27、 4560、5.0MHz 1/4” 70、 2.25MHz 1” 45、爬波2MHz和45、60、70縱 波楔塊。c 其它 調(diào)節(jié)試塊1：參考ASME Sect. V, Article 4 T435制作的基本調(diào)節(jié)試塊； 調(diào)節(jié)試塊2：認證試塊 耦合劑：水8參數(shù)設計參數(shù)設計8.1試塊a 靈敏度調(diào)節(jié)試塊靈敏度調(diào)節(jié)試塊應根據(jù)ASME Sect. V, Article 4的要求設計，試塊簡圖見圖B.1靈敏度調(diào)節(jié)試塊基本尺寸，在專用工藝中針對不同厚度的工件分別設計靈敏度調(diào)節(jié)試塊，孔徑的選用原則見表和圖。1.2認證試塊b 認證試塊應該通過焊接工藝制備，且至少帶有三個模仿焊接件上平行于熔合線的缺陷，要求如下：（

28、1）代表容器外表面的試塊一側(cè)有一個表面缺陷；（2）代表容器內(nèi)表面的試塊一側(cè)有一個表面缺陷；（3）有一個內(nèi)部缺陷； 如果在檢測時試塊可以倒置，就可以有一個缺陷同時代表內(nèi)表面和外表面缺陷，那么只需要兩個缺陷。 在一定被檢焊縫厚度情況下，缺陷尺寸應不大于表1、2、3中相應的規(guī)定。對于以波幅評定缺陷尺寸的檢測技術(shù)，合格的驗證演示定義為：試驗中從最大允許缺陷及其它需試驗顯示的缺陷上給出的反應要超過基準水平。對于不是以使用波幅評定缺陷尺寸的檢測技術(shù)，合格的驗證演示定義為：試驗顯示出全部帶有記錄長度的成像缺陷，包括最大允許缺陷，均有其顯示長度，且此長度等于或大于評定試塊上相應缺陷的實際長度。c 如果工件有堆

29、焊層，靈敏度調(diào)節(jié)試塊和認證試塊應采用與工件焊接相同的工藝堆焊。d 靈敏度調(diào)節(jié)試塊和認證試塊應與容器的熱處理狀態(tài)相同或相近。e 試塊表面的粗糙度應與工件表面的粗糙度相似。注意：檢測厚壁焊縫時，兩類試塊上缺陷的數(shù)量應多于標準的規(guī)定，便于確定相鄰兩對探頭檢測區(qū)域的重疊情況。10.8.2探頭a 探頭數(shù)量探頭的數(shù)量應包括檢測上表面的爬波探頭、多對TOFD探頭以及檢測下表面的PE探頭。探頭數(shù)量的設定應保證相鄰每對探頭負責的檢測區(qū)域之間至少有10%的重疊。b 頻率、晶片尺寸和角度探頭的頻率應在1MHz10MHz的頻率范圍內(nèi)，探頭直徑6mm25mm。探頭的選擇按表4 所列：c 探頭的間距當考慮聲波穿透效果時，

30、探頭的間距最好是大間距；考慮探頭分辨率時，間距最好是小間距。設定以每對探頭在其檢測區(qū)域深度的2/3處為角的頂點W，通常探頭間距為W分別與兩探頭入射點連線的夾角為110時兩探頭的距離值。d 探頭的位置各對TOFD探頭和爬波探頭應相對于焊縫中心對稱，各對探頭組合應確保其檢測覆蓋整個被檢測區(qū)域。 在專用工藝中應明確規(guī)定以上幾條的參數(shù)。9調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)a 調(diào)節(jié)將探頭放置在調(diào)節(jié)試塊上，采集表面、孔或槽的反射數(shù)據(jù)。采集到的橫向波或反射縱波的數(shù)據(jù)都應包含在頂部顯示（D-掃查）中。如果橫向波或底面反射信號不能被采集到，或超出探頭負責的深度檢測區(qū)域范圍，系統(tǒng)深度調(diào)節(jié)可選用此區(qū)域中的任意兩個孔或槽?？傊畟?cè)面孔的頂部、橫

31、向波或底面反射均可用于深度調(diào)節(jié)。b 靈敏度調(diào)節(jié) 系統(tǒng)TOFD檢測的靈敏度設定應保證所有靈敏度校準目標的反射能夠清楚的分辨出來。 系統(tǒng)脈沖回聲斜波束檢測的靈敏度設定應保證所有靈敏度校準目標的反射都達到80%的屏幕高度。當要求整個檢測范圍的波幅歸一化時可以使用DAC曲線。 使用脈沖回聲探頭且以非波幅為基礎(chǔ)測量缺陷尺寸的技術(shù)（TOFD）的系統(tǒng)靈敏度設定應保證所有調(diào)節(jié)目標的反射能夠清楚地分辨出來。c 對于所有通道，增益設定值應被記錄下來，標注調(diào)節(jié)目標的波幅。d 如果儀器的設置、探頭和靈敏度調(diào)節(jié)試塊有改變時，應重新進行上述調(diào)節(jié)。e 以上調(diào)節(jié)應在與產(chǎn)品相同或相似材料的試板上完成。f 當靈敏度在一定范圍內(nèi)改

32、變時，不影響缺陷尺寸的測量結(jié)果。g 探頭角度或楔塊角度在變化5內(nèi)時，不影響缺陷尺寸的測量結(jié)果。10認證認證10.1負責相鄰深度范圍之間的各對TOFD探頭的檢測至少應有10%的覆蓋，它可以通過探測出靈敏度調(diào)節(jié)試塊和認證試塊上的全部人工缺陷來驗證。10.2在焊接工藝評定中，焊縫熱影響區(qū)應經(jīng)過測量并有文件記錄。 檢查區(qū)域應該包括焊縫的體積、熱影響區(qū)，再加上熱影響區(qū)以外各6.4mm的區(qū)域。如果調(diào)節(jié)目標孔或槽沿著試塊的中心線，可以將探頭中心線偏離適當?shù)闹?，如果仍能夠探測到全部調(diào)節(jié)目標可證明檢測覆蓋了全部區(qū)域。a 對于中國第一重型機械（集團）有限責任公司生產(chǎn)的加氫反應器筒體與筒體對接環(huán)焊縫和筒體與封頭對接

33、環(huán)焊縫的檢測，可以通過將探頭中心線偏離28mm，并且仍能夠探測到目標靶來證明。10.3編制檢測方案，規(guī)定探頭位置、運動和對被檢物件的覆蓋情況，以便為焊縫的驗收提供標準化的和可重復的檢測方法。掃查方案還應包括采用的超聲波波束角度、相對于焊縫中心線的方向和容器每條焊縫的受檢體積。應在認證試塊上進行適當?shù)难菔?，如果不能滿足上文檢測靈敏度的要求,，應對檢測方案進行修改，直到能夠探測出認證試塊上的全部設計缺陷為止。11檢測檢測11.1 前期檢測在斜波束檢測前，要進行最初的直波束檢測，以便發(fā)現(xiàn)被檢區(qū)域中可能干涉斜波束檢測的反射體，檢測可以：1）手動檢查，或2）是焊接前對母材的檢查， 或3）在自動超聲檢測中

34、進行。11.2檢測技術(shù)-多通道自動超聲檢測時，在焊縫的外表面進行掃查。掃查時進行脈沖回聲通道的掃查靈敏度為調(diào)節(jié)靈敏度再提高6dB。11.3檢測前將軌道沿著焊縫的方向鋪設，軌道靠近焊縫一側(cè)與標記線重合，將掃查器放置在軌道上，使探頭按下面走向完成焊縫的掃查： A.) 與焊縫的焊道方向成直角； B.) 沿著焊縫的焊道方向。11.4探頭的掃查速度不超過150mm/秒。如果在調(diào)節(jié)靈敏度及認證試驗中證明提高掃查速度不影響數(shù)據(jù)采集，可提高掃查速度。所收集的數(shù)據(jù)應在D掃查中顯示，顯示的縱坐標沿著焊縫方向。每次掃查長度不超過1米。11.5 掃查程序11.5.1近表面區(qū)域使用爬波探頭檢測。11.5.2在脈沖回聲模

35、式中，為了增強底部缺陷探測，使用45縱波斜探頭。可以采用負責最深檢測區(qū)域的TOFD探頭同時完成底面脈沖回聲檢測。11.5.3焊縫除上下表面外的中間區(qū)域，使用多對TOFD探頭檢測。注意：根據(jù)缺陷易產(chǎn)生的位置確定探頭配置。使用45縱波斜探頭，即負責最深檢測區(qū)域的TOFD探頭同時完成底面脈沖回聲檢測。當重點探測根部缺陷時，數(shù)據(jù)量為其它區(qū)域的1/2，此時應使用兩對探頭分別檢測。12對超聲對超聲TOFD檢測數(shù)據(jù)采集和分析的要求檢測數(shù)據(jù)采集和分析的要求12.1超聲檢測應當采用自動的計算機數(shù)據(jù)采集裝置。數(shù)據(jù)應是未經(jīng)過修飾的。在數(shù)據(jù)記錄中保存的數(shù)據(jù)應是未經(jīng)閘門和取閾值處理的完整數(shù)據(jù)。12.2 在進行多通道TO

36、FD和PE檢測時，數(shù)據(jù)在A-顯示和D顯示（Top-顯示中）分析。在鋸齒掃查中，可將數(shù)據(jù)在A-顯示、B-顯示、C-顯示和D顯示（Top-顯示）中分析。12.3 當TOFD掃查數(shù)據(jù)不能精確判斷顯示的尺寸時，應使用脈沖回聲探頭做附加掃查，一般為自動或手動的鋸齒掃查。13數(shù)據(jù)分析和評定：數(shù)據(jù)分析和評定：13.1 數(shù)據(jù)分析準則 大于以下兩條的反射體都應被區(qū)分究竟是由缺陷產(chǎn)生或是由于工件幾何結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的。當反射體確被認為是缺陷時按本標準評定和驗收。13.1.1在以波幅為基準的技術(shù)中，應對所產(chǎn)生的反應超過基準波高20%的反射體的位置、波幅和范圍作進一步檢查。13.1.2在非波幅基準技術(shù)中，圖象的顯示長度超過下

37、文（1）、（2）所列極限者，則其位置和范圍應作進一步檢查：（1）對焊縫處母材厚度大于等于80mm但小于等于102mm的焊縫，圖象顯示長度大于0.20英寸（5mm）者應進一步檢查；（2）對焊縫處母材厚度大于102mm的焊縫，圖象顯示長度大于0.05t或19mm（取二者中之小值）者應進一步檢查（注：t為焊縫相臨母材的名義厚度）。 13.2幾何形狀引起的顯示 由幾何形狀和冶金原因引起的超聲波顯示按以下分類：13.2.1對于確定是幾何形狀（例如焊縫加強高或根部）或者材料冶金結(jié)構(gòu)的變化（例如金屬母材上的堆焊層界面）而引起的顯示，可作為幾何形狀引起的顯示不必進行測量和分類。但應記錄最大顯示波幅和位置，例如

38、：內(nèi)部附件：最大波幅200%DAC，位于內(nèi)表面，在焊縫中心線上方25.4mm，距定位原點的方向為從90至95。13.2.2按以下步驟來確定顯示是否是由幾何形狀引起：（1）按現(xiàn)用的檢測程序?qū)Π瓷潴w的區(qū)域進行實驗結(jié)果的整理；（2）繪制和驗證反射體的坐標，提供可顯示出反射體位置和表面不連續(xù)（例如根部和鏜孔）的橫截面展示；（3）審查加工和焊縫準備圖（焊接接頭坡口圖）。13.2.3另外，還可使用其他NDE方法和技術(shù)確定疑點的成因（例如選用另外的超聲波聲束的角度，射線照相，檢查內(nèi)孔表面和/或外圓表面的幾何形狀）。13.3缺陷的定量 缺陷的定量應遵循驗證過的程序，該程序要完成過相似厚度材料的認證試塊和校

39、準試塊的檢測。缺陷也可以采用補充的手動技術(shù)檢查，但也需要上述的演示證明。缺陷的尺寸由完全包含缺陷區(qū)域的最小矩形確定。13.4缺陷的評定13.4.1表面缺陷。UT檢查中確定的表面缺陷有的可能與表面相連，有的不與表面相連。在數(shù)據(jù)分析中確認與表面相連的缺陷或表面開口缺陷，是拒收的。但進行了MT、PT或ET檢測者除外。無論如何，任何缺陷都不能超過下述的驗收標準。13.4.2多個缺陷（1） 相鄰的不連續(xù)缺陷的間距小于等于圖2所示的“s”時，應被認為是一個平面型缺陷。（2）不連續(xù)缺陷基本上平行時，缺陷的平面間距離小于等于12.7mm者（參看圖3），應被認為是一個平面型缺陷。（3）在穿透容器筒壁的方向上，共

40、面而非線性排列的不連續(xù)缺陷，如果當相鄰缺陷的間距小于等于圖4所示的“s”時，應被認為是一個平面缺陷。（4）在穿透筒壁方向上（即垂直于工件受壓表面的方向），相距12.7mm的兩個平行平面內(nèi)，不連續(xù)的共面缺陷的深度尺寸之和超過圖5所示，則應予以拒收。B.13.4.3不與表面相連 的表面缺陷：缺陷長度（l）不得超過4t。14驗收驗收 按照表1、表2、表3和以上規(guī)定的驗收標準執(zhí)行。15檢測報告檢測報告15.1檢測報告應包含檢測設備的類型及型號。15.2檢測報告至少還應包含以下內(nèi)容：a. 工件和檢測區(qū)域的識別號；b. 檢測者的名字和技術(shù)等級；c. 檢測日期；d. 顯示的位置及所在通道；e. 顯示長度；f

41、. 顯示高度；g. 檢測人員、數(shù)據(jù)分析人員及審查人員。工藝示例2200mm厚對接焊縫多通道自動超聲檢測專用工藝規(guī)程厚對接焊縫多通道自動超聲檢測專用工藝規(guī)程1、本專用工藝規(guī)程補充規(guī)定了80 400mm厚對接焊縫的多通道自動化超聲波檢測通用工藝中，針對200mm厚的筒節(jié)對接焊縫自動超聲檢測中相關(guān)參數(shù)的設置。2、檢測時機：焊后熱處理之前3、200mm厚焊縫靈敏度調(diào)節(jié)試塊和認證時塊上缺陷分布見表5：“210mm靈敏度調(diào)節(jié)試塊校準缺陷分布”和表6：“210mm認證試塊上缺陷分布”。 4、在靈敏度調(diào)節(jié)試塊上調(diào)節(jié)檢測靈敏度，靈敏度調(diào)節(jié)試塊見圖紙BC01-01。TOFD檢測系統(tǒng)的靈敏度設置應保證所有調(diào)節(jié)目標的

42、反射能夠清晰地分辨出來。5、在表7中顯示了在掃查最大厚度在210mm焊縫時的探頭分布。檢測210mm焊縫時探頭分布情況和圖E.8、圖E.9、圖E.10。工藝示例工藝示例3340mm厚對接焊縫多通道自動超聲檢測厚對接焊縫多通道自動超聲檢測專用工藝規(guī)程專用工藝規(guī)程1、340mm厚焊縫靈敏度調(diào)節(jié)試塊和認證試塊上缺陷分布見表8：“340mm靈敏度調(diào)節(jié)試塊校準缺陷分布”和表9： “340mm認證試塊上缺陷分布”。2、探頭分布見表10。3、在靈敏度調(diào)節(jié)試塊上調(diào)節(jié)靈敏度，TOFD檢測的系統(tǒng)靈敏度設定應保證所有調(diào)節(jié)目標的反射能夠清楚的分辨出來。4、掃查分兩次進行，第一次檢測深度范圍為0220mm，使用圖F.3

43、所示的掃查架；第二次檢測深度范圍為200340mm，使用一對TOFD探頭掃查，探頭間距為552.8mm，掃查架與掃查器的接口位置應保證這對探頭相對于焊縫中心對稱分布。工藝示例工藝示例4封頭（過渡段）與筒節(jié)封頭（過渡段）與筒節(jié)I對接焊縫的多對接焊縫的多通道自動超聲檢測工藝規(guī)程通道自動超聲檢測工藝規(guī)程反應器筒節(jié)I和上封頭（或過渡段）對接焊縫與筒節(jié)和筒節(jié)間對接焊縫的區(qū)別： 反應器的筒節(jié)間對接焊縫垂直于筒節(jié)軸線和檢測面，但是筒節(jié)I和上封頭（或過渡段）對接焊縫雖然垂直于筒節(jié)軸線，卻不與焊縫兩側(cè)的筒節(jié)I和上封頭（或過渡段）表面垂直（設焊縫與檢測面之間的夾角為，具體值根據(jù)反應器實際尺寸算出）。檢測時，探頭掃

44、查架放在筒節(jié)和上封頭（或過渡段）表面上，此時被檢焊縫與檢測面和探頭掃查架均不垂直，成角。1、范圍、范圍在本工藝中規(guī)定了對反應器筒節(jié)I與封頭（或過渡段）對接焊縫檢測時，由于焊縫兩側(cè)母材由于存在斜面而厚度不同時，檢測所使用探頭數(shù)量、探頭間距和探頭中心偏離的設計原則，以及對掃查次數(shù)的規(guī)定。2、規(guī)范性引用標準、規(guī)范性引用標準3、檢測人員、檢測人員4、檢測位置和區(qū)域的確定、檢測位置和區(qū)域的確定 由于被檢測焊縫與檢測面不垂直，由此造成焊縫寬度方向上檢測區(qū)域的增加。增加的理論最大值為：焊縫每側(cè)增加焊縫厚度T與tg乘積的一半。因此焊縫寬度方向上的檢測區(qū)域在原來的基礎(chǔ)上每側(cè)再增加1/2Ttg。由于檢測方案中采用

45、的是多對探頭對不同的深度區(qū)域同時檢測，因此焊縫寬度方向上的檢測區(qū)域增加值遠小于理論最大值。 容器的筒節(jié)對接焊縫垂直于筒節(jié)軸線和檢測面，但是上過渡段與筒接I對接焊縫雖然垂直于筒節(jié)軸線，卻與筒節(jié)I斜面成101.93夾角。檢測時，探頭掃查架放在筒節(jié)斜面和過渡段上，此時被檢焊縫與檢測面成101.93夾角。 由此造成焊縫寬度方向上檢測區(qū)域每側(cè)擴大的理論最大值為22.2mm。即焊縫寬度方向上的檢測區(qū)域每側(cè)28mm增加到51mm。由于檢測方案中采用的是多對探頭對不同的深度區(qū)域同時檢測，因此焊縫寬度方向上的檢測區(qū)域增加值遠小于理論最大值22.2mm。5、檢測區(qū)域的表面要求、檢測區(qū)域的表面要求、6、檢測時機、檢測時機、7、儀器、儀器8、參數(shù)設計、參數(shù)設計8.1試塊：與工件情況盡可能一致。8.2探頭：探頭數(shù)量、頻率、晶片尺寸和角度每對TOFD探頭的中點的偏離值：在對被檢焊縫檢測時，將檢測焊縫的深度分成不同的區(qū)域，每對TOFD探頭負責一個區(qū)域。由于焊縫與檢測面不垂直，因此