TOFD检测技术介绍

随着工业的发展，大直径厚壁承压设备的日益增加，传统的射线检测已无法满足其焊接接头检测需求，因此迫切需要一种新的检测方法来替代。经过数十年的研究及应用，TOFD检测技术已经在许多领域替代了射线检测。TOFD检测在国内最早应用于西气东输工程，之后在三峡水电站、缅甸水电站等项目上应用，得到一致好评。现TOFD检测已经广泛应用于石油化工、电力、桥梁、特种设备等的制造、安装及检修项目中。

 

二、相关法规、标准

特种设备行业中， TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》第4.5.3条规定“压力容器对接焊接接头应当采用射线检测或超声检测，超声检测包括衍射时差法超声检测（TOFD）”。本条款给压力容器制造、安装（改造、维修）过程中用TOFD检测技术替代射线检测提供了法律依据。TSG G0001-2012《锅炉安全监察规程》第4.5.4.2条规定“当选用超声衍射时差法（TOFD）时，应当与脉冲回波法（PE）组合进行检测，检测结论以TOFD与PE方法的结果进行综合判定”。国家能源部于2010年发布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》。这些都表明TOFD检测技术与RT、UT、MT、PT、ET、AE等检测方法一样，已经可以按相关法规标准要求开展检测。

在国外，TOFD已有标准包括ASTM E2373-2009，ASME VIII Code 2235， CEN ENV 583-6 (2000)， BS 7706 (1993)等 。

 

三、技术原理介绍

衍射时差法 (TOFD)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。

 

四、技术优势：

（一）TOFD与射线检测比较

1）    TOFD检测可探测的厚度范围大（约12mm～400mm），对厚板探伤的效果非常好，但射线对厚板的穿透能力却非常有限；

2）    TOFD检测对缺陷的检出率非常高（约82%），射线检测的检出率偏低（约60～66%）；

3）    TOFD检测能对缺陷的深度和自身高度进行精确测量，而射线检测则不能；

4）    TOFD检测所采集的是数据信息，能够利用软件对缺陷进行多方位分析；而射线检测只能从底片上            获取有限的信息；

5）    TOFD检测操作简单，扫查速度快，检测效率高；而射线检测过程繁琐，耗时长，效率低；

6）    TOFD检测是环保的检测方法，对检测环境、人员健康无任何不良影响；而射线检测则会产生电离辐射危害；

7）    TOFD检测经济性好，成本低，重复成本少；而射线检测，投入高，工作中的耗材成本重复发生，综合成本相对较高。

（二）TOFD与常规超声波检测比较

1）  TOFD检测操作简单快捷，一次扫查几乎能够覆盖整个焊缝区域，检测速度快，常规超声需要做锯齿形扫查，检测速度相对较慢；

2）  TOFD检测可靠性好，检出率高，能够发现各种类型的缺陷，对缺陷的走向不敏感。国外研究机构的试验结果表明：TOFD技术检出率比常规UT高20%左右；

3）  TOFD检测定量精度高，对缺陷垂直方向的定量和定位非常准确，精度远远高于常规超声波检测。一般认为，对线性缺陷或面积型缺陷，TOFD检测定量误差小于1mm。对裂纹和未熔合缺陷高度测量误差通常只有零点几毫米；

4）  TOFD检测可以识别向表面延伸的缺陷，对缺陷自身高度进行定量，而常规超声很难对高度定量；

5）  TOFD检测采用D、B扫描成像，缺陷判读更加直观，常规超声需要依靠A扫波形的变化来判断缺陷，结果受检测人员的技术水平及责任心的影响很大；

6）  TOFD检测图谱可以刻盘永久保存，克服了模拟超声探伤仪和简单数字超声波探伤仪记录信号能力差的特点，不仅能全过程记录信号，长久保存数据，而且能够高速进行大批量信号处理；

 

五、经济性分析

      使用TOFD检测，可以有效地降低检测成本。如，检测长度为10米的对接焊缝，射线检测需要拍片40张，根据厚度不同每张底片市场价60~120元不等，其直接成本为2400~4800元/10米；而采用TOFD检测焊缝的价格为2000~3000元/10米。
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