桂 丹 楊興征

(泰安市利德容器制造有限公司，山東 泰安 271000)

0 前言

隨著現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展，能源、石油化工裝置的建設(shè)項(xiàng)目越來(lái)越多，工程進(jìn)度要求越來(lái)越短，工程質(zhì)量要求越來(lái)越高。特種設(shè)備無(wú)損檢測(cè)技術(shù)和方法也是層出不窮。

1 TOFD技術(shù)(Time of Flight Diffraction Technique)

TOFD技術(shù)(Time of Flight Diffraction Technique)是一種利用缺陷端部的衍射波播時(shí)間差來(lái)進(jìn)行缺陷檢測(cè)和定量的方法，即衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)技術(shù)。

1.1 TOFD 檢測(cè)原理

TOFD是一種利用超聲波衍射現(xiàn)象。通常使用縱波斜探頭，在工件無(wú)缺陷部位，發(fā)射超聲脈沖后，直通波先于底面反射波到達(dá)接收探頭。工件存在缺陷時(shí)，在兩波之間，衍射波或反射波會(huì)被接收探頭接收到。除上述波外，還有缺陷部位和底面因波型轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的橫波，一般會(huì)遲底面反射波到達(dá)接收探頭。

1.2 TOFD技術(shù)的應(yīng)用

TOFD技術(shù)被更多的應(yīng)用到各工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工程中，如新疆中國(guó)石油采油管道對(duì)接焊縫檢測(cè)項(xiàng)目、西氣東輸天然氣管線陜京段焊縫檢測(cè)項(xiàng)目等，大量的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用案例為今后進(jìn)一步發(fā)展完善這項(xiàng)技術(shù)和擴(kuò)展國(guó)內(nèi)各領(lǐng)域尤其是焊縫無(wú)損檢測(cè)項(xiàng)目提供了平臺(tái)。

1.3 TOFD 的優(yōu)點(diǎn)

①檢測(cè)數(shù)據(jù)可以用數(shù)字形式永久保存。取用、再分析、通訊傳輸方便。②不垂直與檢測(cè)表面的缺陷和裂紋可被檢測(cè)出③缺陷的高度可以精確確定。④對(duì)200℃以上的表面可以進(jìn)行檢測(cè)。⑤TOFD檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)方便，搬運(yùn)容易。

1.4 TOFD 的缺點(diǎn)

①TOFD檢測(cè)的發(fā)射和接收探頭必須能夠安放用于焊縫的兩邊，對(duì)于幾何形狀復(fù)雜的工件檢測(cè)比較困難。②檢測(cè)時(shí)，存在上下表面檢測(cè)不到的盲區(qū)。③點(diǎn)狀缺陷的測(cè)量尺寸不夠準(zhǔn)確。

2 聲發(fā)射(Acoustic Emission，AE)檢測(cè)

聲發(fā)射(Acoustic Emission，AE)檢測(cè)就是材料受力時(shí)材料內(nèi)部發(fā)出的應(yīng)力波經(jīng)過(guò)探測(cè)來(lái)判斷容器內(nèi)部結(jié)構(gòu)損傷程度的一種新的無(wú)損檢測(cè)方法。

2.1 AE即聲發(fā)射檢測(cè)原理

從聲發(fā)射源發(fā)射的彈性波最終傳播到材料表面，引起可以用聲發(fā)射傳感器探測(cè)的表面位移，探測(cè)器將材料的機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后再被放大。根據(jù)觀察到的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行分析與推斷以了解材料產(chǎn)生聲發(fā)射的機(jī)制。

2.2 聲發(fā)射技術(shù)的應(yīng)用

聲發(fā)射技術(shù)的應(yīng)用已較廣泛。聲發(fā)射技術(shù)已用于壓力容器、鍋爐、管道等大型構(gòu)件的水壓檢驗(yàn)，評(píng)定缺陷的危險(xiǎn)性等級(jí)，作出實(shí)時(shí)報(bào)警。

2.3 聲發(fā)射技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

①適用于動(dòng)態(tài)檢測(cè)。②只需接收探頭。當(dāng)物體中有聲發(fā)射事件發(fā)生時(shí)，在測(cè)控范圍內(nèi)的任何部位都能探測(cè)到。③大部分材料都可以應(yīng)用聲發(fā)射技術(shù)來(lái)檢測(cè)。

2.4 聲發(fā)射技術(shù)的缺點(diǎn)

①聲發(fā)射不能提供靜態(tài)缺陷的情況。②進(jìn)行聲發(fā)射檢測(cè)前，需要知道其受力歷史。③聲發(fā)射過(guò)程中伴有大量噪聲，不注意排除噪聲，將會(huì)得到錯(cuò)誤的結(jié)果。

3 磁記憶(Metal Magnetic Memory，MMM)檢測(cè)

磁記憶(Metal Magnetic Memory，MMM)檢測(cè)就是通過(guò)構(gòu)件磁化狀態(tài)的測(cè)量來(lái)推斷其應(yīng)力集中區(qū)的一種漏磁檢測(cè)方法。

3.1 磁記憶檢測(cè)原理

工作受載荷作用的鐵制構(gòu)件處于地磁環(huán)境下，其內(nèi)部會(huì)發(fā)生磁疇組織定向和不可逆的重新取向(這種組織具有磁致伸縮性質(zhì))，最大的漏磁場(chǎng)Hp的變化在應(yīng)力與變集中區(qū)形成。此時(shí)法向分量Hp(y)改變符號(hào)并具有零值，而磁場(chǎng)的切向分量Hp(x)具有最大值。這種不可逆的變化在工作載荷作用消除后繼續(xù)保留下來(lái)，工件的應(yīng)力集中部位通過(guò)漏磁場(chǎng)法向分量Hp(y)的測(cè)定便可準(zhǔn)確推斷。

3.2 磁記憶檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用

磁記憶技術(shù)引入我國(guó)后，得到推廣應(yīng)用。如福建廈門(mén)篙嶼電廠對(duì)接焊口項(xiàng)目;燕山石化CJA-78412LT鍋爐改造檢驗(yàn)項(xiàng)目，磁記憶檢測(cè)技術(shù)在我國(guó)石油、化工行業(yè)也獲得了大量應(yīng)用。

3.3 磁記憶檢測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn)

①無(wú)需對(duì)被檢金屬表面進(jìn)行預(yù)處理，專門(mén)的磁化裝置不需要，靈敏度較高。②產(chǎn)生疲勞裂紋的區(qū)域和金屬層滑動(dòng)面位置可被確定。③能顯示出裂紋在構(gòu)件組織中的發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)行未來(lái)危險(xiǎn)的預(yù)報(bào)。④可顯示被檢測(cè)對(duì)象實(shí)際應(yīng)力---變形狀況的信息，并找出缺陷形成的原因。

3.4 磁記憶檢測(cè)方法的缺點(diǎn)

檢測(cè)結(jié)果易受工件本身及外界因素的影響，不能很好的進(jìn)行定性定量的具體分析，不能作為單獨(dú)的缺陷定性無(wú)損檢測(cè)方法，需要其他的無(wú)損檢測(cè)方法加以輔助。

4 總結(jié)

根據(jù)TOFD的原理和特點(diǎn)，在檢測(cè)厚壁容器和大管徑的管道方面進(jìn)行了應(yīng)用。采用聲發(fā)射進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，可以對(duì)壓力容器的安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而決定是否延長(zhǎng)壓力容器的檢驗(yàn)周期;作為一種嶄新的在役診斷方法，磁記憶檢測(cè)技術(shù)必將得到進(jìn)一步的發(fā)展，造福于人類社會(huì)。

[1]ASTME2373-2004 Standard Practice For Use of The Ultra-sonic Time of Flight Diffraction(TOFD)Technique[S]

[2]林俊明，林春景等.基于磁記憶效應(yīng)的一種無(wú)損檢測(cè)新技術(shù)：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2000.

[3]葉琳，張艾萍.聲發(fā)射技術(shù)在設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.