20mm厚工件TOFD检测工艺
时差衍射法(TOFD)检测技术在大壁厚工艺管道焊缝中的应用研究
时差衍射法（TOFD）检测技术在大壁厚工艺管道焊缝中的应用研究摘要工艺管道在海洋石油工业中应用广泛，主要用于输送原油、天然气、脱硫气体、氨气、循环水等，压力等级要求很高，存在泄露及爆炸的潜在危险。
TOFD检测技术的发展，在缺陷的精确测量方面有独特的优势，而且在大壁厚管道检测中应用的越来越多。
文章重点就实际应用TOFD技术中的优缺点及难点做了总结分析，并对技术难点的应用提出解决方案。
关键词时差衍射；TOFD；基本原理；大壁厚；工艺管道前言时差衍射法（TOFD）检测技术是20世纪70年代由位于英国哈威尔（Harwell）的英国无损检测中心的Mauric Silk 博士首先提出的[1]。
它具有缺陷检出率高、精度高等优点，这使得这一技术更具应用价值。
工艺管道在使用过程中，主要受管道中的介质和压力的长期影响，导致管道出现内壁的腐蚀、裂纹等缺陷，同时焊接过程中产生的各类焊缝缺陷（如裂纹、未焊透、未熔合等等）也将直接影响管道的使用安全和使用年限。
因此，提高检测技术确保管道安全稳定运行具有重要意义。
1 TOFD技术基本原理时差衍射法检测技术，就是利用超声波的衍射性能，通过两个探头，一个发射，一个接收信号来实现对被检工件内部的检测工作。
采用两个探头来检测的优势是：可以有效避免反射信号对衍射信号的掩盖，实现了缺陷的位置和深度的准确定位。
TOFD技术应用分析随着社会发展对能源的需求越来越大，在海洋石油装备制造过程中就出现了更多的大壁厚复杂管道结构的设计，目前在这类大壁厚管道焊缝的检测中，TOFD 技术起到了至关重要的作业。
我们主要通过实际焊缝的根部、内部及表面来对TOFD检测技术进行分析。
1.1 根部缺陷的检出在TOFD检测的图像中，焊缝的根部缺陷判别属于比较难的一种，主要是由于缺陷出现的位置极易与正常的根部信号重合，同时缺陷的大小、连续性等也都会直接影响它在图像中的显示。
针对以上问题，首先我们一般采用适合于被检工件厚度的探头角度；其次在扫查作业过程中始终保证正确的PCS距离；第三，采用稳定的耦合设备，保证耦合的正常稳定，才能保证数据的真实准确，最后在图像显示中，依然如果出现根部缺陷图像与根部信号重叠现象，运用评图软件的附带剪切功能，切除部分根部信号，使缺陷信号能比较清晰的显示。
TOFD检测步骤及要领
TOFD 检测步骤及要领1 原理介绍TOFD 技术有赖于超声波与缺陷端部的相互作用。
此相互作用的结果：在相当大的角度范围发射衍射波。
检出衍射波就能确定缺陷的存在。
信号的幅值用来发现缺陷，所记录信号的传播时间信息用来对缺陷进行定位定量。
TOFD 采用一对相同型号的探头一发一收，对置放置。
波速覆盖的扫查面中有缺陷时，直通波和底面回波之间还含有缺陷端部产生的衍射波，根据直通波、缺陷回波和底面回波三者的时间关系和两探头之间的位置，就能对缺陷进行定位、定量。
计算示意图见图1。
图1 计算示意图(1.发射探头 2.接收探头 A.侧向波 B.底面回波C.上端点衍射波D.试件厚度 S.探头间距的一半)则缺陷深度可由简单的几何关系得出：d =上(1)St c t c d 下下下∆+∆=4)(212(2)上下d d D -= (3)式中 c ：工件中纵波波速；S：1/2探头间距；d ：缺陷端点高度；t∆：A信号中上端点衍射信号出现的时间；上t∆：A信号中下端点衍射信号出现的时间；下D ：工件自身高度；2 探头角度、频率、尺寸和间距对检查的影响TOFD检测中，探头角度、频率、尺寸和探头间距的选择十分重要，四者起着相互制约的作用。
1探头角度大小的选择关系到声波能量的分布，大角度探头声波能量分布靠上，检测区域也就靠上，小角度探头能量分布靠下，相应的检测区域也就靠下。
2探头频率对检测的分辨力和声波衰减影响较大。
当探头频率较高，波形振动周期短，分辨力提高，但难发生明显衍射现象，且衰减大。
探头频率减小，波形振动周期长，分辨力下降，但易于发生衍射现象，且衰减小。
3 探头晶片尺寸的大小关系到声束扩撒角的大小和与弧面工件耦合效果，小尺寸晶片扩散角较大，声束覆盖面广，对于弧面工件耦合较好，但局部声能相对较低，进场长度相对较长。
大尺寸晶片声束扩散较小，声束覆盖面窄，对弧面耦合效果不好，但局部声能集中，进场长度较短。
4 探头间距大小的调节可以改变近表面和远表面的分辨力，但较远的探头间距对应的声波传输路径也相对较长导致声波衰减较大。
tofd检测施工方案
TOFD检测施工方案1. 简介TOFD（Time of Flight Diffraction）是一种无损检测技术，广泛用于材料的裂纹检测和评估。
本文档将介绍TOFD检测的施工方案，包括设备准备、工作流程、数据处理等内容，以确保检测的准确性和可靠性。
2. 设备准备2.1 TOFD检测仪TOFD检测仪是进行TOFD检测的关键设备，通常包括发射器、接收器和探头等组成部分。
在进行施工前，需要确保TOFD检测仪的工作状态良好，能够正常工作。
2.2 校准块TOFD检测需要使用校准块进行系统的校准和检验。
校准块通常包括长度、高度和宽度尺寸，以及裂纹模拟区域。
校准块应与待检测材料具有相似的特性。
2.3 超声胶片超声胶片用于记录TOFD检测的数据，以便后续的数据处理和分析。
在施工前需要准备足够数量的超声胶片，并确保其质量符合要求。
3. 工作流程TOFD检测的工作流程主要包括以下几个步骤：3.1 样品准备待检测的样品需要进行表面清洁，以保证信号传输的质量。
同时，需要确定检测区域，标记出待检测的位置。
3.2 校准和设置将TOFD检测仪与校准块连接，进行系统的校准和设置。
校准过程中需要注意参数的调整，确保校准块上的裂纹模拟区域能够得到正确的检测结果。
3.3 扫描和记录数据将TOFD检测仪的探头与待检测材料接触，按要求进行扫描。
在扫描过程中，需要保持探头与待检测材料的间距和角度的一致性。
同时，需要记录TOFD检测仪的输出数据，并拍摄超声胶片。
3.4 数据处理将记录的TOFD检测数据导入计算机，并使用专业的数据处理软件进行处理。
数据处理包括信号提取、波形分析、裂纹定位等步骤，以获得准确的检测结果。
3.5 结果评估和报告根据数据处理的结果，进行结果评估和报告编写。
评估结果应包括裂纹的位置、长度、深度等信息，并对待检测材料的安全性做出评价。
4. 安全措施在进行TOFD检测施工时，需要采取一定的安全措施，以确保操作人员和设备的安全。
TOFD检测技术工艺参数优化
TOFD检测技术工艺参数优化摘要：随着制造业的快速发展，对无损检测技术的环保性、检测精度和检测率提出了更高的要求。
TOFD检测技术（衍射时差超声检测技术）作为一种新型的无损检测技术，由于其检测效率高、定量精度高、可靠性好、无环境污染等优点，在许多行业得到了广泛的应用，为制造业的快速发展保驾护航。
关键词：TOFD；检测技术；工艺参数；优化1TOFD检测技术原理TOFD检测技术是一种定量检测技术，它依靠超声波与缺陷端部相互作用产生的衍射波来检测缺陷，即飞行时间衍射技术。
当超声波作用于一定长度的裂纹上时，裂纹尖端会产生衍射现象。
衍射信号远弱于反射波信号，传播方向性不明显。
衍射现象如图1所示。
缺陷端越尖锐，衍射现象越明显；相反，缺陷端越光滑，衍射现象越不明显。
TOFD检测技术采用两个探头进行检测，一个用于发射，一个用于接收。
双探头的应用可以避免镜面反射信号覆盖衍射波信号，从而在任何情况下都能很好地接收到端点的衍射信号，确定缺陷的准确位置和深度。
2TOFD检测技术的特点与传统的脉冲超声检测技术相比，TOFD检测技术利用衍射波进行检测，因此检测结果的准确性和可靠性不受缺陷与入射波夹角的影响。
一般认为，TOFD检测技术的缺陷检出率高达90%，远高于传统的超声检测和射线检测技术。
同时，缺陷的量化不受波高的影响。
对于线性缺陷或区域缺陷，TOFD检测技术对缺陷高度的测量误差不大于1mm。
但是，如果检测工艺参数设置不当，会对检测结果产生很大影响，尤其是上下表面缺陷。
直达波影响工件的近表面检测，在上表面产生盲区。
如果盲区设置不当，其厚度可达工件厚度的20%～30%。
因此，直达波的盲区是一个不容忽视的重要问题。
在检测工件下表面时，也有盲区，主要是轴线偏离底部的盲区，即两个探头中心偏离工件底部的盲区。
如果不消除盲区，疲劳裂纹等内表面缺陷的检出率将大大降低。
3TOFD检测技术的工艺参数选择和优化无损检测技术是指在检测被试物的过程中所采用的方法和技术。
TOFD检测操作指导书
计算此时18mm处的底面盲区高度为：20-19.5=0.5mm
综合上述，扫查方式为：非平行扫查、两侧各1次偏置非平行扫查（偏置量为9mm）
。
焊缝每侧最小打磨宽度为61mm（1/2PCS(36.5)+偏置9mm+探 头后部区域15mm=61mm），应清除焊接飞溅、铁屑、油垢及其他 杂质。检测表面应平整，其表面粗糙度Ra值不低于12.5um，一 般应进行打磨。
b=20
则椭圆方程为：X2/41.62+Z2/202=1
该方程中代入X1=18，计算：
Z1=18.1
X1=18
则底面检测区域边界处的轴偏离盲区高
Z
度值为20-18.1=1.9mm
故：若需检出底面自身高度1mm的缺陷，需增加两侧的偏置非平行扫查，偏移量可设
定为36*1/4=9mm，此时的椭圆方程为(X-9)2/41.62+Z2/202=1，则：
TOFD检测操作指导书
主要内容
一、TOFD操作指导书编制关键参数 二、案例讲解
一、TOFD操作指导书编制关键参数
1、被检工件情况； 2、确定检测技术等级、检测区域、厚度分区及探头设置、扫查方式的选择、
扫查面准备等； 3、表面盲区及其补充检测方法； 4、横向缺陷的补充检测方法（必要时）； 5、检测系统设置和校准；
X（其中PRF为探头激发的脉
冲重复频率，Hz；X为设置的扫查增量，mm；n为设置的信
号平均次数），同时应保证耦合效果和数据采集的要求。
举例： 若某仪器PRF=500次/秒，采用单通道检测，扫查增量设置为 1mm，信号平均次数为4，则最大扫查速度为： 500*1/4=125mm/s
二、案例讲解
设备名称
实例：工件厚度150mm
20mm厚工件TOFD检测工艺
******压力容器TOFD检测工艺一、概述：二、编制依据：1、JB/T 4730.10《承压设备无损检测衍射时差法超声检测》；2、******单位有关检测技术文件。
3、容规三、被检工件基本情况四、检测设备器材：1、仪器：*********2、探头规格：3、楔块：60º4、扫查装置：手动单轴扫查器，带滚轮编码器5、对比试块：直接采用被检工件。
五、检测人员：1、从事TOFD检测的人员应按照质检特函【2007】402号文的要求至少具有UTII级资格4年以上（含4年）或UTIII级，同时其操作技能经全国无损检测考核委员会考核合格。
2、检测人员应熟悉所使用的检测设备；3、检测人员应熟悉有关的标准法规，具有实际检测经验并掌握一定的压力容器结构及制造基础知识；六、检测准备：1、确定检测区域检测区域应包括焊缝熔合线两侧各20mm的区域；见下图（8.1.1.2.2 若未知焊缝实际热影响区，按下述原则确定检测区域宽度：a）工件厚度t≤200mm 时，检测区域宽度应是焊缝本身，再加上焊缝熔合线两侧各25mm 或t（取较小值）的范围。
）画线：在焊缝两侧20mm的位置各画一条线，作为扫查标记线。
2、扫查面准备：焊缝每侧打磨宽度为 mm，应清除焊接飞溅、铁屑、油垢及其他杂质。
检测表面应平整，其表面粗糙度Ra值不低于6.3um，一般应进行打磨。
要求去除余高的焊缝，应将余高打磨到与邻近母材平齐；保留余高的焊缝，如果焊缝表面有咬边、较大的隆起和凹陷等也应进行适当的修磨，并作圆滑过渡以免影响检测结果的评定。
3、耦合剂：水。
4、检测温度：20-30℃。
七、检测设置和校准1、探头选取和设置：计算直通波与底面反射波之间的时间差值：2(232+202)1/2-46=15mm，△t=15/5.9=2.54*10-6sT7.5M=0.133*10-6s信号周期数=19该探头声束覆盖范围见下图：2(36.52+202)1/2-73=amm，△t=a/5.9=b*10-6sT10M=0.1*10-6s信号周期数=2、-12dB声束宽度测定：3、扫查方式的选择：（1）扫查方式：非平行扫查。
厚壁焊缝超声TOFD法检测原理、应用及发展现状
厚壁焊缝超声TOFD法检测原理、应用及发展现状焊接作为制造业的基础工艺与技术，在现代科学技术和生产中得到了广泛的应用。
虽然迅速发展的现代焊接技术已经能够在很大程度上保证其产品质量，但是由于焊接结构本身材质不完善，应力分布复杂，在焊接过程中产生缺陷与残余应力等的影响，在产品的设计寿命期限内或超期服役期间焊接结构可能出现裂纹，并有扩展的可能性。
因此，在设备服役期间，若能正确地应用无损检测与监控技术，就可以提前测量出设备材质是否恶化、有无裂纹出现，进而促进整个投产装置运行的安全。
常规的无损检测方法有射线、超声波、磁粉、涡流和渗透5种，其中射线和超声波检测应用最为广泛。
近年来随着传感器技术、电子技术以及计算机技术的发展和应用，超声无损检测领域又出现了许多热点新技术，其中之一就是超声TOFD法，开始在焊缝检测中逐渐应用，尤其在厚壁焊缝的无损检测中显示出很大的优势。
一、TOFD的原理1.TOFD的定义超声波衍射时差法（Time Of Flight Diffraction，TOFD），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，是一种专为测量与检测面有较大倾角或垂直于检测面的缺陷的自身高度而发展的一项技术[1]。
2.超声波与缺陷的相互作用TOFD归根结底是一项超声波探伤检测技术，因此和其他超声波探伤的方法一样，TOFD最基本的物理原理是超声波与缺陷相互作用的机理，如图1所示为超声体积波与裂纹类面状缺陷的相互作用[2]。
相互作用后，即使忽略波形变换效应，超声能量也可分成五个重要分量：①不参与相互作用的入射波(前沿部分)；②裂纹表面的镜面反射波；③由裂纹表面粗糙度和许多小裂面所引起的散射波；④裂纹端点产生的衍射纵波；⑤裂纹端点产生的衍射横波和衍射锥波。
无论从何处观察，均可见这些分量的不同组合。
这些分量是作为单独的脉冲显示，还是作为相互作用形成的复合脉冲显示，取决于脉冲长度和观察位置等因素。
TOFD检测详细步骤
TOFD检测详细步骤TOFD（Time of Flight Diffraction）是一种使用超声波技术进行缺陷检测的方法，具有高灵敏度、高检测精度和高可靠性的特点。
以下是TOFD检测的详细步骤：1.准备工作：-确定检测对象：TOFD适用于各种材料的板材、焊接接头、管道等缺陷检测。
-确定检测区域：根据实际需要确定待检测区域，并做好标记。
2.选取适当的超声波探头：-根据待检材料的类型、尺寸和缺陷类型，选择适合的超声波探头，一般选择频率为2.25MHz到5MHz的波束发生器。
-调整探头的角度和位置，使其能够适当地覆盖待检测区域。
3.设备设置：-连接超声波仪器和计算机，并确保设备正常工作。
-打开控制软件，设置相关参数，如超声波频率、脉冲宽度、脉冲重复频率等。
4.校准和校验：-定位超声波探头，使其与待检测区域垂直，进行探头标定，包括纵波和横波标定。
-对已知尺寸和位置的校验块进行检测，以确保设备的准确性和可靠性。
5.数据采集：-将探头平行于待检测区域的一侧，控制软件开始数据采集。
-探头的发射器向待检测区域发射横波，探头的接收器接收由缺陷产生的逐渐扩散的射线。
-接收到的信号通过超声波仪器处理后，传输给计算机进行数据分析和图像显示。
6.数据分析：-利用计算机软件对采集到的数据进行处理和分析。
-根据TOFD原理，将接收信号中的散射信号和衍射信号进行分离，确定缺陷的位置和大小。
-根据设定的阈值，判断缺陷是否达到预先设定的接受标准。
7.结果评估：-通过分析得出的缺陷数据，对缺陷进行分类和评估。
-根据不同缺陷的类型、位置和大小，评估缺陷对材料和结构强度的影响。
8.报告和记录：-根据检测结果，编写检测报告，包括待检测区域的描述、检测方法和参数、缺陷的描述和评估等内容。
-录入和保存检测数据，以备将来的比对和分析。
9.结束工作：-关闭仪器和软件，断开连接。
-清理和维护设备及工作环境，确保设备的可靠性和安全性。
以上是TOFD检测的详细步骤。
TOFD检测通用工艺
TOFD检测通用工艺作业文件汇编版本号：B 修改码：0Q/SCC・CNPC・G・8005―20211 适用范围1.1 本工艺规定了衍射时差法超声检测（以下简称“TOFD”）人员应具备的资格、所用器材、检测工艺参数和验收标准以及采用TOFD检测承压设备的方法和质量分级要求。
1.2 本工艺依据JB/T4730.10的要求适用于同时具备下列条件的焊接接头：a）材料为低碳钢或低合金钢； b）截面全焊透的对接接头；c）工件厚度t：12mm ≤t≤400mm（不包括焊缝余高，焊缝两侧母材厚度不同时，取薄侧厚度值）。
与承压设备有关的支撑件和结构件的衍射时差法超声检测，可参照本部分使用；对于其他细晶各向同性和低声衰减金属材料，也可参照本部分使用，但应考虑声速的变化。
1.3 本工艺满足《固定式压力容器安全技术监察规程》和GB150的要求。
1.4检测工艺卡是本工艺的补充，可由II级或III级人员按合同要求编写，其工艺参数及其他相关的技术要求规定更具体。
2 引用标准1) JB/T4730.10《承压设备无损检测第10部分：衍射时差法超- 36 -作业文件汇编版本号：B 修改码：0声检测》；2) JB/T 4730.1-2021 《承压设备无损检测第 1 部分：通用要求》；3) JB/T 10061-1999《A型脉冲反射式超声波探伤仪通用技术条件》；4) JB/T 10062-1999《超声探伤用探头性能测试方法》； 5) TGS R0004-2021《固定式压力容器安全技术监察规程》； 6) GB150-1998《钢制压力容器》 3 术语和定义标准JB/T4730.10中给出的TOFD技术专用定义和术语适用于此工艺。
4 检测人员4.1 从事TOFD检测的人员应当按照相关安全技术规范要求，获得特种设备无损检测人员超声检测TOFD专项资格，方可从事相应资格等级规定的检测工作，并负相应技术责任。
4.2 TOFD检测人员应熟悉所使用的TOFD 检测设备.4.3 TOFD检测人员应具有实际检测经验并掌握一定的承压设备结构及制造基础知识。
TOFD检测工艺
sin v2下＝sin17.23 5.95 / 2.4
v2上＝84 .0 0 v2下＝47.22 0
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厚度方向覆盖验证：
根据以上－12dB声束扩散角的计算，采用 5MHz6mm探头，60度楔块时， 声束下半扩散角为47.22 °，上半扩散角为84.0°。
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谢 谢！
标称频率 MHz
7.5~5 5~3 7.5~5 5~3 5~2 7.5~5 5~3 5~2 3~1
声束角度 （°）
70~60 60~45 70~60 60~45 60~45 70~60 60~45 60~45 50~40
晶片直径 mm
3~6 6~12 3~6 6~12 6~20 3~6 6~12 6~20 10~20
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4
②厚度分区及PCS的计算（NB/T 47013.10-2010)
工件厚度 检测分区
mm
数
50~100 2
100~200 3
200~300 4
深度范围 mm
0~2t/5 2t/5~t 0~t/5 t/5~3t/5 3t/5~t 0~40 40~2t/5 2t/5~3t/4 3t/4~t
⑤横向缺陷的补充检测方法（必要时）；
⑥检测系统设置和校准；
⑦检测；
⑧数据分析和解释；
⑨缺陷评定与验收。
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2、关键参数确定
①检测区域
a）检测区域由其高度和宽度表征。 b）若焊缝实际热影响区经过测量并记录，检测区域宽度为两侧实际热影响区各 加上6mm的范围。 c）若未知焊缝实际热影响区，检测区域宽度为焊缝本身再加上焊缝熔合线两侧 各10mm的范围。 d）若对已发现缺陷的部位进行复检或已确定的重点部位，检测区域可缩减至相 应部位。
TOFD焊缝检测标准和工艺
7、前期检测
在斜波束检测前，要进行最初的直波束检测，以便发 现被检区域中可能干涉斜波束检测的反射体，检测可 以：1）手动检查，或2）是焊接前对母材的检查， 或 3）在自动超声检测中进行。 8、对超声TOFD检测数据采集的要求 超声检测应当采用自动的计算机数据采集装置。数据 应是未经过修饰的。在数据记录中保存的数据应是未 经闸门和取阈值处理的完整数据。
1、相关定义 1.1扫描面 Scanned surface：放置探头的表面或水浸探伤中 超声波能量进入试件的表面。 1.2远面 Far surface：与扫描面相对的表面。 1.3缺陷深度 Flaw depth：缺陷上端面距扫描面的距离。 1.4缺陷高度 Flaw height：投影到一个厚度平面上的缺陷 的上、下端点之间的距离，用H表示。在评定时，对于表 面缺陷，H等于“a”；对于内部缺陷，H等于“2a”。
TOFD设备系统要求
• 数据显示和记录 • 数据显示要求观测不检波的A扫描图形，以便确定与A 扫描时基记录有关的显示闸门的始点和长度。所用设 备应能将所有进入显示闸门的A扫描图形储存到磁盘或 光盘上。设备还要能提供至少64级灰度等级或彩色色 谱的被检焊缝的断面图。但不允许只存断面图，而不 存A扫描射频（不检波）波形。显示用的计算机软件应 包括将光标或波形时基线性化的算法，以便测评缺陷 埋藏深度和自身高度。除储存包括波幅和时基细节的 波形数据外，还要能储存指示相邻波形相对位置（即 编码位置）的定位数据。
表1 不同壁厚时TOFD探头参数推荐值
• 壁厚范围 壁厚T 中心频率
• mm mm
晶片尺寸标称探头角度
mm
/0
MHZ
• T≤70 ＜10 10～15 • 10 ～＜30 5 ～10 • 30 ～70 2 ～5 • 70 ＜T 70 ～ ＜ 8 5 ～10 • ≤300 80 ～ ＜ 100 2 ～56 50 ～70 2 ～6 50 ～60 6 ～12 45 ～60 2 ～6 50 ～70 6 ～12 45 ～60 10 ～25 45 ～60
TOFD检测步骤
ISONIC TOFD设备操作步骤一、检测步骤1校对探头延迟。
Proof the probe delay μs2测探头前沿。
Measure the probe front distance3测试上表面盲区。
Measure the upper side dead zone4根据工件厚度计算PCS，测量通道间距，并根据计算所得的PCS及通道间距将探头安装在扫查架上。
Calculate PCS by the thickness, measure the distance of the channel, install the probe onto the sweep bracket5测试、安装编码器。
Test and set the encoder6在工件上精确地调整各通道的PCS，调节直通波与底波（对于单通道，探头置于焊缝同一侧（母材），使直通波中最高波的波达到满屏的40%-80%。
对于多通道，探头置于焊缝用一侧（母材），出现直通波的通道最高波达到满屏的40％-80％；出现底波的通道最高波达到满屏的80％，再提高20-32dB；未出现直通波和底波的通道，可将材料的晶粒噪声设定为满屏高的5％～10％作为灵敏度。
），并做好扫查准备。
7设置扫查长度2008的扫查长度为实际工件长度+20mm+通道最大间距，2007的扫查长度为实际工件长度+20mm，选择编码器。
8划线、开始扫查注意探头不要偏离焊缝，扫查表面的温度为0℃～50℃同时注意耦合，且各分区的A扫描时间窗口在深度方向至少覆盖相邻检测分区在厚度方向上高度的25%，并保存记录检测数据。
二、参数设置2008基础参数：抑制为0 声速为5930m/s 增益大于40dB激发参数：激发模式为双晶激发等级为8 重复频率3通道为900 Hz，2通道为600 Hz，1通道为300 Hz接收参数：滤波器激活低频为零高频比探头频率略高波形模式射频抑制为0闸门A激活闸门B关闭仪器中输入的声程要比计算值大一些，显示延迟要比计算值小一些2007基础参数：抑制为0 声速为5930m/s 增益大于60dB激发参数：感抗关闭激发模式双晶激发等级为12 激发等级选项在保存选项正上方重复频率300Hz接收参数：抑制为0 波形模式为射频探头频率：范围中间值为探头频率闸门A激活闸门B关闭仪器中输入的声程要比计算值大一些，显示延迟要比计算值小一些。
tofd检测施工方案
TOFD检测施工方案引言TOFD（Time-of-Flight Diffraction）是一种常用的无损检测技术，用于检测材料中的缺陷。
TOFD检测可以提供高分辨率的图像，使得操作人员能够准确地判断缺陷的位置和类型。
本文档将介绍TOFD检测的施工方案，包括设备准备、操作流程和数据处理。
设备准备进行TOFD检测需要以下设备和材料：1.TOFD检测仪器：TOFD检测仪器通常包括发射器、接收器和探头。
确保仪器符合要求并且处于良好的工作状态。
2.扫描台：用于放置待检测物体并保持其稳定。
3.耦合剂：用于在探头和被测物体之间传递超声波信号。
4.计算机和软件：用于控制TOFD设备和处理检测数据。
操作流程步骤1：准备工作1.检查TOFD仪器和探头，确保其正常工作。
2.准备扫描台并调整其位置，保证被测物体位于合适的位置。
3.选择合适的耦合剂，并将其涂抹在探头和被测物体之间。
步骤2：设置参数1.打开TOFD仪器的控制软件，并选择合适的TOFD检测模式。
2.根据被测物体的材料和厚度等参数，设置合适的发射频率、增益和滤波器等参数。
步骤3：进行扫描1.将发射器和接收器放置在扫描台上，并将探头与被测物体接触。
2.通过控制软件启动扫描，并确保探头在被测物体上均匀移动，以保证覆盖整个被测区域。
3.在扫描过程中，确保接收到的信号质量良好，并及时记录异常信号。
步骤4：数据处理1.将扫描到的信号传输到计算机上。
2.使用TOFD数据处理软件，对接收到的信号进行分析和处理。
3.根据处理结果，识别和测量检测到的缺陷。
数据解释TOFD检测结果主要通过图像显示来进行解释。
图像中的缺陷表现为振幅减小和时间差异，根据其特征可以判断缺陷的位置和大小。
通过对图像进行分析和测量，可以得到缺陷的深度和高度等信息。
结论TOFD检测是一种准确、可靠的无损检测技术，可以用于检测各种材料中的缺陷。
在进行TOFD检测时，需要正确设置仪器参数，确保探头和被测物体之间有良好的耦合。
TOFD工艺试验方案
TOFD探头声场测试工艺试验一、准备器材1.TOFD仪器2.试块：CSK-IA3.探头：根据检测工艺选取探头和锲块4.量角器或直尺二、原理利用CSK-IA试块的100mm半径弧面测量-12dB扩散角。
圆心到达各个弧面的距离相同，即声程相同。
声程相同即在时间方向上的衰减相同。
将装有发射探头楔块放在圆心处，另一个探头在60度附近的弧面上找到最高波即是主声束，在弧面上移动找该最高波降低1/4处即是-12dB扩散角。
图1. -12dB扩散角示意图三、操作A．探头前沿测试1.将探头、楔块、探头线连接到仪器上，打开仪器。
2.点击仪器“菜单”按钮，选择“辅助计算”，选择“探头前沿”。
3.点击“前沿测试”，测量处探头前沿长度L。
方法详见仪器上的说明。
B．测量主声束角度1.点击仪器“菜单”按钮，选择“常规设置”，选择“仪器”。
2.点击“检波方式”，设置为“全波”。
3.将装有发射探头的楔块放在距离CSK-IA试块弧面一端100mm-L÷2的位置。
4.将接收探头卸掉楔块，在CSK-IA试块弧面60度附近处移动找到最高波，固定接收探头，移动调整发射探头找到最高波，再次固定移动探头调整接收探头找到最高波。
5.测量并记录此时角度θ0，并调节增益，使最高波到满屏80%。
θ0即为该探头楔块组合的主声束角。
C．上-12dB扩散角测量1.向弧面上方移动接收探头，找到波高降低到满屏的20%处。
2.测量并记录此时的角度θ1，若波幅始终大于满屏的20%，则θ1=90°3.则上-12bB扩散角为θ上=θ 1 -θ0D．下-12dB扩散角测量1.向弧面下方移动接收探头，找到波高降低到满屏的20%处。
2.测量并记录此时的角度θ23.则下-12bB扩散角为θ下=θ0-θ2一、准备器材1．TOFD仪器2．盲区试块：试块应符合JB/T 4730.10-2010标准中第6条之规定，加工有深度分别为1mm、2 mm、3 mm、4 mm、5 mm、6 mm、7 mm、8mm上开口槽，以及深度分别为3 mm、4mm、6 mm、7 mm、9 mm、10 mm、12 mm、13 mm的φ2侧孔。
TOFD检测工艺参数选择之探头选择
TOFD检测工艺参数选择之探头选择1、探头角度的选择•脉冲反射法对探头角度的选择原则：——脉冲回波法常用横波探头，波长较短——探头角度越大，探测声程越长，衰减也越大，厚工件不能使用大角度探头——保证能量和穿透力的情况下，尽量选择角度大一些的探头，利于裂纹缺陷的检出•TOFD检测技术——裂纹检出与探头角度无关——探头角度的选择应考虑：工件厚度、分辨力、深度测量精度、扫查覆盖范围1.1TOFD探头角度与工件厚度的关系•按照2/3T法则，检测同样厚度的工件时，探头角度大，PCS也大→声程也长•检测深度增加时，声程随探头角度的增加而快速增加，衰减变大•规律与常规脉冲回波法一致1.2 TOFD探头角度与分辨力的关系：•TOFD信号测量精度是指测量信号达到时间的准确性，其同时影响缺陷自身高度和缺陷深度。
•（纵向）分辨力是指能够识别的两个信号到达的时间间隔或其所代表的最小距离分辨力取决于脉冲信号的持续时间，一个脉冲信号包含几个周期，时间分辨力就是这几个周期的时间，距离分辨力就是这段时间超声波传播的距离。
•对TOFD技术的非平行扫查，要求执行2/3T法则•PCS=2S=（4/3）Dtanθ•探头角度越小，PCS也越小•PCS越小，直通波与底面反射波的时间间隔越大•对同一深度、同一自身高度的缺陷：PCS越小，上、下端点的时间间隔也越大•PCS越小，沿时间轴的信号分辨力就越高，深度测量的精度也就越高直通波与底面波之间的时间间隔Δt计算公式：例如：检测厚度40mm工件，探头聚焦深度在2/3T时，直通波与底面波的时间范围如表1所示，从表中可以看出在45°、60 ° 、70 °三种折射角度，以45 °探头的时间差最大，分辨力最好。
表1壁厚40mm探头聚焦深度在2/3T时直通波与底面波的时间范围•当工件厚度T固定时，随着探头角度增加，探头中心距PCS也增加•直通波的声程2S、底面波的声程2L也分别增加•但直通波与底面波的时间间隔是减小的•随着时间间隔的减小，分辨力是降低的•在下面的公式中，D、c是固定的，Δt 随s的增加而减少1.3 TOFD探头角度与扫查覆盖范围• 波束扩散范围与探头角度、晶片尺寸、频率有关• 检测大厚度工件时，扫查覆盖范围还与声程有关• 在上边界角没有达到90°以前，探头的折射角越大，波束扩散范围越大• 大多数情况下，70°、60 °探头比45 °探头的声束覆盖范围要大，初次检测时多使用60 °~ 70°探头如果探头的频率较低，晶片尺寸较小，使用折射角60°楔块的上边界角已达到90 °；如果这时进一步增加楔块角度到70°，波速的覆盖范围反而减小。
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******压力容器TOFD 检测工艺
一、概述：
二、编制依据：
1、JB/T 4730.10《承压设备无损检测 衍射时差法超声检测》；
2、《固定式压力容器安全监察规程》。
3、******单位有关检测技术文件。
三、被检工件基本情况
四、检测设备器材： 1、仪器：*********
2、探头规格：10M3mm 7.5M3mm 5M6mm 3.5M12.5mm
3、楔块角度：70度、60度、45度
4
、扫查装置：手动单轴扫查器，带滚轮编码器 5、对比试块：直接采用被检工件。
61：
图1 模拟试块示意图
五、检测人员：
5
1、TOFD检测的人员应当具备特种设备无损检测人员超声检测TOFD专项资格。
2、检测人员应熟悉所使用的检测设备；
3、检测人员应熟悉有关的标准法规，具有实际检测经验并掌握一定的压力容器结构及制造基础知识；
六、检测准备：
1、确定检测区域
检测区域应包括焊缝熔合线两侧各10mm的区域（根据4730标准“8.1.1.2.1 若焊缝实际热影响区经过测量并记录，检测区域宽度为两侧实际热影响区各加上6mm的范围”。
根据我公司的PQR，该焊缝的实际热影响区小于等于焊缝熔合线外4mm，故检测区域为焊缝熔合线两侧各10mm的区域），见下图：
36mm
22mm
36mm
图2 检测区域
画线：在焊缝两侧20mm的位置各画一条线，作为扫查标记线。
2、探头选取和设置：
（1）假定采用7.5M、3mm探头60度楔块：
声束交点深度为2/3*20=13.3mm，故PCS=46mm。
该探头声束覆盖范围见下图：
由上图可见，此探头配置的底面有效检测宽度为20mm，而需检测范围为36mm，故单次非平行扫查不能检测覆盖，需考虑偏置非平行扫查。
为覆盖检测区域，最少需沿Y轴偏置±8mm。
考虑到探头前沿为10mm，故探头对中间的空间间隔为26mm，而焊缝宽16mm，最多可偏置5mm，不满足偏置扫查对移动区域的需求，故不可行。
（2）假定采用10M、ϕ3mm探头，楔块角度70：
声束交点深度为2/3*20=13.3mm，故PCS=73mm。
该探头声束覆盖范围见下图：
非平行扫查的底面有效检测宽度为39.4mm，可满足覆盖检测区域的要求。
直通波与底波的时间间隔包含的信号周期数：
2(36.52+202)1/2-73=10.2mm，
△t=10.2/5.9=1.73*10-6s T 10M =0.1*10-6s 信号周期数=17 3、扫查方式的选择：
（1）计算非平行扫查底面有效宽度：39.4mm ，覆盖检测区域。
（2）计算底面检测区域边界处的轴偏离盲区高度值：
X 2/a 2+Z 2/b 2=1
此处：a 2=36.52+202 ——a=41.6 b=20
则椭圆方程为：X 2/41.62+Z 2/202=1 该方程中代入X1=18，计算：
Z1=18.1
则底面检测区域边界处的轴偏离盲区高 度值为20-18.1=1.9mm
故：若需检出底面自身高度1mm 的缺陷，需增加两侧的偏置非平行扫查，偏移量可设定为18*1/2=9mm ，此时的椭圆方程为(X-9)2/41.62+Z 2/202=1，则：
计算此时18mm 处的底面盲区高度为：20-19.5=0.5mm
综合上述，扫查方式为：非平行扫查、两侧各1次偏置非平行扫查（偏置量为9mm ）。
4、扫查面准备：
焊缝每侧最小打磨宽度为61mm （1/2PCS(36.5)+偏置9mm+探头后部区域15mm=61mm ），应清除焊接飞溅、铁屑、油垢及其他杂质。
检测表面应平整，其表面粗糙度Ra 值不低于6.3um ，一般应进行打磨。
如果焊缝表面有咬边、较大的隆起和凹陷等也应进行适当的修磨，并作圆滑过渡以免影响检测结果的评定。
5、耦合剂：
水。
6、检测温度：
20-30℃。
7、其他：
X
Z
（1）表面盲区：
采用该探头设置，在专用对比试块（见下图）上实测扫查面盲区高度为6mm。
对于该表面盲区，拟采用爬波检测补充，详见作业指导文件**-**-**。
（2）横向缺陷检测
该容器材料为Q345R，焊接性良好，无横向缺陷产生倾向。
七、检测设置和校准
1、测量探头前沿、校准超声波在探头楔块中传播的时间。
连接仪器与探头，选择合适模式，测量探头前沿、校准超声波在探头楔块中传播的时间。
2、安装探头及仪器初调：
将探头按设定的PCS间距固定在扫查装置上，安装位置传感器，连接它们与仪器间的线缆并开机。
选择A扫描的RF波形和TOFD显示模式等。
3、设置A扫描时间窗口
选择工件母材某处合适部位，调节时间轴，使时间窗口的起始位置为直通波到达接收探头前0.5us，窗口宽度设置为工件底面的一次波型转换波后0.5us。
4、选择合适的探头激发电压
调节探头激发电压，观察不同电压值下的A扫描信号幅度状况，确定适合的电压值。
5、设置灵敏度：
在工件合适部位进行，将直通波的波幅设定到满屏高的80%；
6、设置扫查增量：
设定为0.5mm。
7、设置信号平均化处理次数：
将该值设置为1。
8、校准位置传感器：
选择编码器驱动模式、设定传感器编码型号，移动500mm，比较检测设备所显示的位移与实际位移之差值，其误差应小于5mm；
9、校准深度：
利用直通波和底面反射波的时间间隔进行深度校准。
10、保存设置文件。
八、检测工艺验证：
按本工艺将设置好的TOFD设备对模拟试块进行TOFD检测，结果应确保能够清楚的显示和测量模拟试块中的模拟缺陷，且所测量的模拟缺陷尺寸应尽量接近其实际尺寸。
发现任何问题，应优化本检测工艺。
九、实际工件检测
1、将设置好的扫查架置于焊缝之上，检查A扫描时间窗口和灵敏度是否变化；
2、每次扫查1米，第二段扫查时重叠20mm。
3、检测过程中密切注意波幅变化状况以及是否有数据丢失现象。
4、数据保存。
5、按规定进行系统复核。
十、数据分析和解释
1、判断数据有效性：
（1）采集的数据量满足所检测焊缝长度的要求；
（2）数据丢失量不得超过整个扫查的5%，且不允许相邻数据连续丢失；
（3）信号波幅改变量满足要求。
2、判断是否存在相关显示，对非相关显示应记录其位置。
3、对相关显示进行分类：表面开口型缺陷显示、埋藏型缺陷显示和难以分类的显示。
4、相关显示的测量：
对于相关显示，至少应测定缺陷在X轴的位置、缺陷长度、缺陷深度以及缺陷自身
高度，发现超标缺陷时应测定缺陷在Y轴的位置。
（1）缺陷在X轴的位置及缺陷长度测定
使用拟合弧形光标法确定缺陷沿X轴的端点位置：
1）对于点状显示，可采用拟合弧形光标与相关显示重合时所代表的X轴数值；
2）对于其他显示，应分别测定其左右端点位置。
可采用拟合弧形光标与相关显示端点重合时所代表的X轴数值。
缺陷长度根据缺陷左、右端点在X轴位置计算而得，见图8、图9中l。
（2）缺陷深度测定
对于表面开口型缺陷显示：
a）扫查面开口型：其下端点与扫查面间的距离为缺陷深度。
b）底面开口型：其上端点与扫查面间的距离为缺陷深度；
c）穿透型：缺陷深度为工件厚度。
对于埋藏型缺陷显示：
a）点状显示：采用拟合弧形光标与相关显示重合时所代表的Z轴数值为缺陷深度；
b）线状显示和条状显示：其上端点与扫查面间的距离为缺陷深度。
（3）缺陷自身高度测定
对于表面开口型缺陷显示，缺陷自身高度为表面与缺陷上（或下）端点间最大距离，见图8中h；若为穿透型，缺陷自身高度为工件厚度。
对于埋藏型条状缺陷显示，缺陷自身高度见图9中h。
h：表面缺陷自身高度；l：表面缺陷长度；t：工件厚度
图8 表面开口型缺陷尺寸
h：埋藏缺陷自身高度；l：埋藏缺陷长度；t：工件厚度
图9 埋藏型缺陷尺寸
（4）缺陷在Y轴位置的测定
发现超标缺陷时，采用脉冲反射法确定其Y轴位置。
十一、其他补充检测
1、扫查面、底面按照JB/T4730.4标准进行100%磁粉检测和处理；
2、对于发现的内部难以判断的可疑部位按照JB/T4730.3进行超声检测和处理。
十二、缺陷评定与质量分级
1、分析相关显示的缺陷性质，如可判断缺陷类型为危害性表面开口缺陷或裂纹、未熔合等危害性埋藏缺陷时，评为III级。
2、根据4730.10对相关显示进行评定和分级。
3、对本次检测发现的III级缺陷出具缺陷返修通知单。
十三、检测过程的质量控制
检测过程的质量控制严格按CSEI**-*-**《检测检验过程控制程序》进行。
十三、检测记录及报告
1、检测人员应按照单位质量体系文件*******《记录填写规则》的要求现场填写《TOFD 检测记录》。
2、采用JB/T 4730.10附录C中的报告格式。