TOFD超聲成像檢測技術在壓力容器檢驗中的應用研究

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（江西省鍋爐壓力容器檢驗檢測研究院南昌分院，江西 南昌 330006）

壓力容器是化工行業必不可少的核心設備，但由于其受外部環境影響較大，極易發生危險，所以對其檢驗技術的要求也越來越高。TOFD作為一種新型檢驗技術，較其他同類技術而言更能安全有效的對壓力容器進行檢驗。所以我們要對TOFD技術進行具體分析，使其在壓力容器檢驗中發揮更大的作用。

1 TOFD技術在壓力容器檢測中的重要性

我國對壓力容器的使用涉及到工業、軍用、民用等各個領域，尤其是石油化工領域，占據了壓力容器總使用量的50%。所以，為保證壓力容器的使用安全，我國在對其檢驗技術的選用上尤為重視。TOFD超聲成像檢測技術作為新興技術，在檢測能力及檢測效率上都表現出它超越其他技術的獨特優勢。首先，TOFD超聲成像檢測技術可以有效的定義多個壓力容器檢驗指標，并能在高效檢驗的基礎上保證檢查結果的準確性。其次，TOFD超聲成像檢測技術是一項現代化的高科技檢驗技術，能夠把計算機、超聲以及成像技術合為一體，實現壓力容器檢驗的多方位聯合操作。這種方法能夠有效反應壓力容器的各項指標，有利于保障檢驗的準確性。最后，TOFD超聲成像檢測技術作為現代化科技，實現了自動化、智能化作業，其操作難度大大降低，為檢驗工作順利開展提供了基礎保障[1]。

2 TOFD超聲成像檢測技術在壓力容器檢驗中的應用

2.1 設備的合理選用

經過多次的實際運用表明，TOFD超聲成像檢測技術是如今壓力容器檢驗最好的選擇。為了保證其能夠在未來工作中發揮更好的效果，對該技術所用的設備也要進行合理的選用。如對檢測探頭的選用方面，不同壓力容器是要利用不同探頭去進行檢驗的。小于75mm的部件需要通過單探頭掃描的方式進行檢測分析；面對不同行業的不同壓力容器，檢測時要結合行業標準來對檢驗設備進行多樣化的選用。同時，在面對一些如高衰減材料等特殊材料時，探頭內晶片的大小及工作頻率也都會影響到檢驗結果。所以，要對其進行合理的調整，防止對技術應用不合理造成檢驗結果的失誤，給壓力容器的安全帶來不利影響。

2.2 調整增益水平

在對TOFD超聲成像檢測技術的應用過程中，主要通過橫向縱波的技術，運用鏡面反射的原理對壓力容器進行檢測，沒有采用傳統的波幅法原理。但在實際應用的過程中發現，該技術還是會受到增益水平的影響，導致其靈敏性降低。所以，技術人員要采取針對措施，調整增益水平，來保證TOFD超聲成像檢測技術的工作質量。可以將TOFD與超聲波B掃描技術相結合，達到對壓力容器中缺陷的有效檢測。其實，TOFD技術在運行工作時有一套特有的壓力容器檢驗增益標準，其具體要求是超聲波表面波高要達到全屏高度的百分之四十到九十才能開始對后續內容的檢測。同時，由于壓力容器中內容的狀態和材質不同，如氣體、液體的介質不同，聲波在傳輸過程中的速度也會出現明顯的差別。所以，要想TOFD超聲成像檢測技術能夠在實際應用中順利進行，就要對其增益效果進行適當的調整，以確保檢測工作能夠安全有效的進行[2]。

2.3 提高檢測強度

TOFD超聲成像檢測技術的應用為壓力容器的安全穩定運行提供了有效的保障。作為一種便捷穩定的新型技術，其對壓力容器的檢驗也不是一成不變的，要做到具體問題具體分析，提高TOFD技術的檢測強度，為壓力容器的檢驗提供更多的幫助。如在對TOFD超聲成像檢測技術的使用上，要時刻注意壓力容器的自更新狀態和應用材料的更新，根據不同類型壓力容器的差異更換對其的檢測力度，避免單一的檢測標準使檢測結果產生偏差。TOFD超聲成像檢測技術檢測程度的加強有利于保證壓力容器質量安全，為其使用過程的安全與穩定提供基礎保障。

2.4 加強數據分析

在利用TOFD超聲成像檢測技術進行檢測時，要加強其數據分析能力，以保證檢測過程能夠科學有效的進行。在檢測中要對數據進行具體分析，根據掃描過程中發現的缺陷的距離，保證缺陷處數據的穩定性和有效性，以便工作人員排除故障，保證壓力容器的安全。因此，加強數據分析是對壓力容器安全性和結果有效性的一大保證，為TOFD超聲成像檢測技術在壓力容器中的有效應用提供了數據支持。

3 TOFD超聲成像檢測技術在壓力容器檢驗中的局限性及解決措施

TOFD超聲成像檢測技術在壓力容器檢驗中的優勢地位是其他技術不可比擬的，但TOFD技術也會受一些條件的影響，有一定的局限性。

第一，檢測盲區、三十八度角及測量誤差等都是影響TOFD超聲成像檢測結果的固有因素。首先，在TOFD技術的檢驗中，盲區問題是影響檢測結果的一大因素。壓力容器的上、下表面存在的盲區是不同的。一般情況下，下表面盲區面積通常在1mm以下，無論是反射波盲區還是軸偏離盲區，對檢測結果的影響都不大，可以忽略不計或利用平行掃描法或二次偏移掃描法來避免盲區誤差。而壓力容器的上表面是盲區較大的部分，很難對其進行避免。所以，為了減小其對TOFD的檢測結果的影響，工作人員可以對探頭、掃描頻率及反射方式等進行適當的調整，最大程度的減小壓力容器上表面的盲區面積，以此來提高TOFD技術檢驗結果的真實性。其次，38度角也會對測量結果產生影響。經過實驗表明，當TOFD超聲波已入射角度三十八度射入檢測時，其波幅會大幅度降低，使檢測結果出現誤差。所以在檢測時，工作人員要盡量選取反射幅度強的角度進行探測，以保證檢驗結果的穩定可靠。最后，在TOFD超聲技術的檢驗中，測量誤差對結果的影響是很大的。作為精密的檢測儀器，其檢測過程是十分復雜的，其測量結果也可以說是失之毫厘，差之千里，一個環節的數據出現細小誤差，就可能導致結果的大幅度變化。測量誤差出現的原因可能與測量儀器精確度和工作人員的檢測能力有關。所以，企業要不斷加強對TOFD超聲成像技術測量儀器的研究，聘用此方面的專家成立研究小組，對測量設備的改進方法進行研究；也可以進口國外的先進設備投入使用，減小測量誤差；同時還要加強對測量人員的專業化培訓，使其有足夠的能力進行壓力容器的檢測分析；也可以成立相應的獎懲制度，提高工作人員對檢測工作的重視程度，盡可能做到完全消除人為因素對測量結果的影響。通過這些方式來提高測量結果的準確性，能夠有效提高檢測工作的效率，將測量結果的誤差最小化。

第二，對缺陷的定性識別難度較大。當檢測過程中對定性要求較高時，必須使用參考塊來進行缺陷圖特征的比較分析，也可以使用其他非破壞性的檢查方法，例如射線照相檢查的方法作為輔助手段，配合結果的檢測。

第三，對粗晶材料的檢測有一定困難。粗晶材料制作的壓力容器因為材質原因，在進行TOFD超聲檢測時會產生大量的噪聲，對超聲波的反饋有一定的影響。所以在對其進行檢測的過程中，工作人員可以探頭進行有針對性的選擇，利用低頻探頭降低超聲頻率，以促進其結果的反饋。還可以提高檢測儀器的系統性能，使設備具備抵抗噪音的能力，以此來提升TOFD技術的檢測能力[3]。

第四，難以檢測橫向缺陷。TOFD超聲波檢測技術主要采用平行掃描的形式進行工作，對壓力容器的缺陷進行掃描分析。但平行掃描的形式存在一定的弊端，很容易出現遺漏問題造成橫向缺陷。在對幾何形狀較為復雜的設備或體積較小的線狀或點狀缺陷進行檢測時，平行掃描就很容易出現橫向缺陷。在面對這種問題時，工作人員要對有特殊性的復雜設備進行分類，然后特定方式進行掃描，可以通過多次檢測或方向調整的方式對其進行檢測，以求減少橫向缺陷的出現。

第五，對點狀缺陷的測量尺寸存在誤差。在壓力容器上，點狀缺陷的存在有著多且分散的特點。對于分散性的缺陷，在對其進行檢測的時候一定會出現一定的誤差。工作人員可以利用單脈沖超聲檢測法或動態無損檢測法對其進行檢測，以保證能夠對壓力容器的每一個缺陷都作出準確的測量。

4 結論

總的來說，TOFD超聲成像檢測技術的發展為壓力容器檢測的安全帶來了更好的保障，其自動化、智能化的檢測方式對化工行業的發展起到一定的促進作用。但面對該技術現有的不足之處，我們要充分利用合理選用檢測設備、調整增益水平、提高對壓力容器的檢測強度等方式，以此來不斷提高我國壓力容器的檢測水平。