TOFD检测技术和RT检测技术在焊接接头检测中的对比实验
徐生东
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张鹏林
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（1.兰州石化公司建设公司 甘肃兰州730060；2.兰州理工大学材料工程学院 甘肃兰州 730060） 摘要：本文介绍了TOFD 技术的基本概念、原理、特点，以及TOFD与RT技术对比试验结果等，并提出承压设备焊接检测工作使用TOFD 技术替代射线方法的新局面。
关键词：TOFD技术 标准 射线检测 检测能力 对比试验 应用效果
TOFD detection and RT detection technology in the
welding experiments of joint detection
Xu Shengdong Zhang Penglin
1
2
(1 Petrochemical Industries Co of Lanzhou construction company Gansu Lanzhou
730060; 2College of materials engineering Lanzhou University of
Technology Gansu Lanzhou 730060)
Abstract: This paper introduces the basic concepts of TOFD technology, principle, characteristics, and the TOFD and RT technology in comparison to the experimental results, and proposes the bearing pressure equipment welding inspection work using TOFD technology instead of X-ray method a new situation.
Key words: TOFD technology standard ray detection ability contrast experiment and application effects 1 概述
由于TOFD的缺陷高检出率和缺陷深度定位的准确性以及检测的高效率，TOFD技术在国内已用于天然气管道、加氢反应器等焊缝的检测。与X射线检测技术相比，TOFD技术更为直接、检测更快捷、准确度更高、可重复性更好，无需更多的安全防护措施，并能检测出X射线无法检测到的缺陷等特点。为验证TOFD检测技术相对于RT检测技术的优越性，以及在承压设备对接焊缝上的适用性，我们分别在焊接试板及承压设备筒体对接焊缝上联合进行了TOFD与RT检测能力对比试验。使用欧宁检测技术有限公司的Olympus检测系统，试验取得了较好的效果，并已成功地用于承压设备焊缝的检测 2 TOFD的技术特点及原理
TOFD技术作为一种较新的超声波检测技术，不同于以往的超声脉冲反射法和声波穿透法等技术，它利用的是在固体中声速最快的纵波在缺陷端角和端点产生的衍射来进行检测。在焊缝两侧，将一对频率、尺寸和角度相同的纵波斜探头相向对称放置，一个作为发射探头，另一个作为接受探头。发射探头发射的纵波从侧面入射被检焊缝断面。部分波束沿近表面传播被接受探头接受，部分波束经底面反射后被接受探头接受，通过各个声波信号之间到达的时间差并形成特殊TOFD图象，显示缺陷位置、高度、形状等
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信息。特点是成像直观，检测速度快，能全程记录检测过程并可实现数据回放。在无缺陷部位，接收探头会接收到沿试件表面传播的侧向波和底面反射波。而有缺陷存在时，在上述两波之间，接收探头会接收到缺陷上端部和下端部的衍射波。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脉冲反射检测技术。相比常规的脉冲反射技术，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；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。 3 对比试验
3.1 焊接试板的TOFD、RT检测 3.1.1 焊接试板的工艺参数如下表：
焊接试板的工艺参数
试板编号 B2 B3 B4 材质 Q245R 板厚（mm） T=60 规格（mm） 500×600 数量 3 坡口形式 X型 焊接方法 SMAW 3.1.2 焊接试板的TOFD检测
（1）焊接试板采用两通道非平行扫差方式进行检测。 （2）检测区域为焊缝本身宽度加焊缝两侧热影响区范围。 （3）焊接试板TOFD检测工艺参数如下表：
焊接试板TOFD检测工艺参数
通道1 通道2 频率 晶片尺寸 楔块角度 探头延迟 探头中心间距 5MHz 5MHz φ6mm φ6mm 70° 60° 5.2μs 5.2μs 76 mm 144 mm 灵敏度设置 扫查增量 直通波80% 底波80%+25dB 1mm 1mm （4） 检测数据的采集，对于确认为是相关显示的，应进行分类并测定其位置和尺寸，主要采集的数据有缺陷位置、缺陷长度、缺陷深度、缺陷自身高度。 3.1.3 焊接试板的RT检测
（1）焊接试板采用单壁单影Ir-192γ射线进行RT检测，照像质量等级AB级。 （2）焊接试板RT检测工艺参数如下表：
A焊接试板RT检测工艺参数
源种类 透照厚度(mm) 实际L3(mm) Ir192 52 250 设备型号 像质指数 拍片张(张) DL-IID 8 3 焦点尺寸 透照方式 源 活 (Ci) 3×3mm 纵缝单壁 70 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 徐生东 1972年 男 汉族 甘肃 兰州石化公司 无损检测责任师 高级工程师 学士学位 RTIII UTIII PTIII MTIII TOFDII
曝光时间min 19分 胶片牌号 冲洗方式 显、定影时间 柯达胶片AA400 手工 胶片规格 增感屏铅 80×300 前0.1mm 后0.1mm 像质计型号 Fe (6-12) 显、定影温度 20℃±2℃ 5/15分钟 （3） 底片上,定位和识别标记影像应显示完整、位置正确，底片评定范围内的黑度D应符合2.0≤D≤4.0，底片评定范围内不应存在干扰缺陷影像识别的水迹、划痕、斑纹等伪缺陷影像。
（4） 检测数据的采集，对于确认为是相关显示的，应进行分类并测定其位置和尺寸，主要采集的数据有缺陷性质、缺陷位置、缺陷长度。 3.2 承压设备纵、环焊缝TOFD、RT检测
：
3.2.1 承压设备纵、环焊缝工艺参数如下表：
承压设备纵、环焊缝工艺参数：
焊缝编号 环焊缝C1-1 纵焊缝C1-2 材质 Q245R Q245R 板厚（mm） 焊缝长度（mm） T=32 T=32 250 250 数量 1 1 坡口形式 X型 X型 焊接方法 SMAW SMAW 3.2.2 承压设备纵、环焊缝的TOFD检测。
（1） 承压设备纵、环焊缝采用单通道非平行扫差方式进行检测。 （2） 检测区域为焊缝本身宽度加焊缝两侧热影响区范围。 （3） 承压设备纵、环焊缝TOFD检测工艺参数如下表：
承压设备纵、环焊缝TOFD检测工艺参数
通道1 频率 晶片尺寸 楔块角度 探头延迟 探头中心间距 灵敏度设置 5MHz φ6mm 60° 5.2μs 74mm 直通波80% 扫查增量 1mm （4）检测数据的采集，对于确认为是相关显示的，应进行分类并测定其位置和尺寸，主要采集的数
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徐生东 1972年 男 汉族 甘肃 兰州石化公司 无损检测责任师 高级工程师 学士学位 RTIII UTIII PTIII MTIII TOFDII
据有缺陷位置、缺陷长度、缺陷深度、缺陷自身高度。 3.2.3 承压设备纵、环焊缝的RT检测
（1） 承压设备纵、环焊缝采用单壁单影Ir-192γ射线进行RT检测，照像质量等级AB级。 （2）承压设备纵、环焊缝RT检测工艺参数如下表：
承压设备纵、环焊缝RT检测工艺参数
源种类 透照厚度(mm) 实际L3(mm) 曝光时间min 像质计型号 Ir192 32 250 6分 Fe (6-12) 设备型号 像质指数 拍片张(张) 胶片牌号 冲洗方式 DL-IID 10 1 柯达胶片AA400 手工 增感屏铅 显、定影温度 20℃±2℃ 显、定影时间 5/15分钟 后0.1mm （3） 底片上,定位和识别标记影像应显示完整、位置正确，底片评定范围内的黑度D应符合2.0≤D≤4.0，底片评定范围内不应存在干扰缺陷影像识别的水迹、划痕、斑纹等伪缺陷影像。
（4）检测数据的采集，对于确认为是相关显示的，应进行分类并测定其位置和尺寸，主要采集的数据有缺陷性质、缺陷位置、缺陷长度。 4分析表征
4.1焊接试板的检测对比分析
4.1.1 B2焊接试板TOFD、RT检测，缺陷定位、缺陷定量分析。 （1） B2焊接试板TOFD检测缺陷示意图如下：
B2焊接试板TOFD检测缺陷示意图
焦点尺寸 透照方式 源 活 (Ci) 胶片规格 3×3mm 单壁 70 80×300 前0.1mm 缺陷6
缺陷1 缺陷2 缺陷3 缺陷4 缺陷5
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（2） B2焊接试板TOFD检测结果如下表:
B2焊接试板TOFD检测结果
（3） B2焊接试板RT检测缺陷示意图如下：
序号 1 2 3 4 5 6 焊缝编号 焊缝厚度(mm) 缺陷位置X(mm) 长度L(mm) B2 B2 B2 B2 B2 B2 60 60 60 60 60 60 11 154 268 421 555 448 119 45 14 24 43 33 深度d1(mm) 高度h(mm) 27 26.9 27.1 36.6 28.1 9.2 9 0 8.4 0 12.1 5.3 B2焊接试板RT检测缺陷示意图
缺陷2 缺陷1
缺陷3
缺陷4
（4） B2焊接试板RT检测结果如下表:
B2焊接试板RT检测结果
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