[实用新型]一种便携式焊缝衍射时差法超声检测扫查器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种无损检测设备，特别是一种便携式焊缝衍射时差法超声检测扫查器。

背景技术

目前在炼化装置安装施工中，大厚壁、大管径压力管道对接环焊缝无损检测工程量越来越大； 采用A型脉冲超声波检测，缺陷显示不直观，不能显示缺陷形状，检测结果及缺陷测量受人为因素影响大，缺陷检测评定重复性差；采用X射线检测越来越困难甚至不能检测（穿透力不足）；采用γ射线检测安全防护困能（有些场所不让使用）、检测时间长、检测时间受限、半衰期短，因而不但成本高、灵敏度低、检测效率低，严重制约着工程工期、质量、安全等因素。期待有一种能够克服上述检测缺点的新型检测方法。

TOFD检测技术，即Time of Flight Diffraction  Technique，意思为衍射时差法超声检测技术。TOFD检测技术具有设备轻便、灵活；对大壁厚管道焊缝检测尤为适合；检测结果直观、重复性好，可实时显示；在扫查同时可对焊缝缺陷进行分析、评判，也可打印、存盘，实现检测结果的永久性保存；检测灵敏度高（不受缺陷波幅高度的影响）、缺陷定位准确（沿焊缝长度方向、厚度方向）、还可测量出缺陷的自身高度；检测速度快、效率高、工期短；作业强度小，无辐射无污染；同时可实现全天候检测。此检测技术可有效解决其它检测方法存在的不足。

TOFD检测技术是一种基于衍射信号实施检测的新检测技术，中文名称为衍射时差法超声波检测技术。TOFD检测是一种主要利用缺陷端点的衍射信号探测和测定缺陷尺寸的超声波检测方法，通常使用纵波斜探头，采用一收一发模式。在焊缝两侧采用一对频率相同的纵波斜探头对称放置，入射角的范围通常是45°～70°，一个作为发射探头，另一个作为接收探头。在工件无缺陷部位，发射超声脉冲后，首先到达接收探头的是直通波，然后底面反射回波。有缺陷存在时，在直通波和底面反射波之间，接收探头还会接收到缺陷处产生的衍射波和反射波。除上述波外，还会有缺陷部位和底面因波形转换产生的横波，一般会迟到于底面反射波到达接收探头。在缺陷的上下端点，产生的衍射波，其衍射能量来源于缺陷端部。这两束衍射波号在直通波与底面反射波之间出现。缺陷两端点的信号在时间上将是可分辨的，根据衍射波信号传播的时间差可判定缺陷高度的量值。

扫查面盲区就是指在TOFD检测过程中由于受直通波占宽的影响，形成无法识别缺陷的深度范围（一般为0～6mm）。该区域需要采取其它附属方法进行补充检测，为了提高缺陷检出率和检测效率，可以采用爬波探头与TOFD探头一同扫查的方法进行检测，形成可分析评定的TOFD图谱和爬波图谱。

A扫描是将超声波信号的幅度与传播时间的关系以直角坐标的形式显示出来的信号显示形式，横坐标代表声波的传播时间，纵坐标代表信号幅度。它是最基本的一种信号显示方式。

把一系列A扫描数据组合，通过信号处理转换可以得到TOFD图像。A扫信号的波幅在图像中是以灰度明暗显示的，通过灰度等级表现出幅度的大小。TOFD一维坐标代表探头位移，另一维代表信号传送时间；TOFD图像更有利缺陷的识别和分析；显示出缺陷的长度、埋藏深度和自身高度。通过对图像的分析和判断，得出被检测工件的焊缝的质量情况。

爬波是一种在材料的表面下传播的压缩波，由于爬波受工件表面粗糙的影响不大，同时具有对表面和近表面缺陷非常敏感的优点,使爬波检测成为常规TOFD检测的有力补充，检测深度为2～12mm。爬波是纵波从第一介质以第一临界角附近的角度入射到第二介质中时，在第二介质中产生一种非均匀波，由于这种波传播时的大部分能量主要集中在表面下某范围内，因而对近表面的缺陷有较高的检测灵敏。而且对工件表面状况不敏感，适合表面粗糙的工件。爬波沿焊缝长度方向行走时，采集焊缝中横截面缺陷，形成为以直角坐标的形式显示出来的信号显示形式，即C扫描，显示沿焊缝纵向的缺陷长度和焊缝宽度方向的缺陷所在平面位置。爬波探头适合对被检焊缝的表面和近表面缺陷进行检测，弥补了由TOFD探头扫查过程中造成盲区的不足。

目前，我国的《固定式压力容器安全技术监察规程TSG R0004-2009》标准中已明确可以使用TOFD检测技术，同时《承压设备无损检测第10部分：衍射时差法超声检测NB/T47013.10-2010》的已发布实施，但《压力管道安全技术监察规程—工业管道 》（TSG D0001-2009）和《 工业金属管道工程施工规范》（GB50235-2010）中没有提到可以使用TOFD检测；TOFD检测技术目前在国内炼化厚壁管道的应用方面还是空白，其它行业也无成熟的经验。