1、TOFD焊缝检测焊缝检测2007年年7月月12日日TOFD释义 TOFD(Time-of-flight-diffraction technique)检测技术是在1977年，由Silk根据超声波衍射现象提出来，简称衍射时差法(TOFD)。检测时使用一对或多对宽声束探头，每对探头相对焊缝对称分布，声束覆盖检测区域，遇到缺陷时产生反射波和衍射波。探头同时接收反射波和衍射波，通过测量衍射波传播时间和利用三角方程，来确定出缺陷的尺寸和位置。TOFD检测的特点：检测的特点：l l检验是使用一对宽声束、纵波探头，探头频率高于检验是使用一对宽声束、纵波探头，探头频率高于脉冲回波法（脉冲回波法（PE）的探头频率
2、，探头相对于焊缝对称的探头频率，探头相对于焊缝对称分布。分布。l 声束在焊缝中传播遇到缺陷时，缺陷会产生反射波，声束在焊缝中传播遇到缺陷时，缺陷会产生反射波，缺陷两端产生衍射波，衍射波比反射波低缺陷两端产生衍射波，衍射波比反射波低2030dB。接收探头具有极高的灵敏度，接收衍射波。接收探头具有极高的灵敏度，接收衍射波。l l以精确测量衍射波的传输时间和简单的三角方程为以精确测量衍射波的传输时间和简单的三角方程为理论基础，使用计算机来完成缺陷尺寸和位置的测量。理论基础，使用计算机来完成缺陷尺寸和位置的测量。l lTOFD检验不是依赖于测量缺陷回波高度而是以精检验不是依赖于测量缺陷回波高度而是以精
3、确测量衍射波的飞行时间确定缺陷的尺寸和位置，对确测量衍射波的飞行时间确定缺陷的尺寸和位置，对于自然裂纹测量精度为于自然裂纹测量精度为1mm，对于人工反射体测量精对于人工反射体测量精度为度为0.1mm（实验室条件下）。实验室条件下）。TOFD 认可 TOFD 还没有被管线标准认可(仅仅有少数的标准中有关于TOFD的内容)然而,TOFD 对于判定缺陷尺寸的真实性和准确定量上十分有效。同时，TOFD 可以和脉冲反射法相互取长补短。例如，检出焊缝中部的缺陷，判断缺陷是否向表面延伸等就是它的强项。在厚壁容器环焊缝上作为案例每次使用前需要向国家质检总局申请。衍射现象裂纹衍射波衍射波入射波折射波向各个方向传
4、播向各个方向传播能量低能量低取决于入射角取决于入射角TOFD:典型的设置发射探头接收探头横向波上端点下端点内壁反射信号A扫信号发射探头接收探头横向波横向波LW上端点上端点下端点下端点内壁反射波内壁反射波BW側向波（LW）和内壁反射波（BW）是固定存在的，无论被检焊缝中是否存在缺陷。由于側向波（LW）和内壁反射波（BW）的存在，检测时如果只使用TOFD检测，在上表面和内壁表面存在盲区，一般为几毫米左右。側向波（LW）和内壁反射波（BW）及每一个显示的上、下衍射波相位是相反的。相位变化横向波横向波LW上端点上端点下端点下端点内壁反射波内壁反射波BW+-+-需要不检波的A扫来显示相位的变化传播时间发
5、射探头接收探头SSdt0t002222tcdSt缺陷深度发射探头接收探头SSdt0t0220222Sttcd缺陷自身高度发射探头接收探头2Sd112ddhd2由于计算自身高度只需要测量时间由于计算自身高度只需要测量时间,所以高度估计会很准确。所以高度估计会很准确。实际操作中，检实际操作中，检测裂纹测裂纹1-mm的精度是完全可以达到的的精度是完全可以达到的(检测人工缺陷时可以达到检测人工缺陷时可以达到0.1mm)。数据显示(A扫非检波和D扫灰谱图显示)D扫扫上表面上表面内壁内壁A扫扫LWBW缺陷位置的影响发射探头接收探头SSdt0t0 x缺陷位置的不确切性发射探头接收探头SSt2t1相等时间的轨
6、迹相等时间的轨迹(t1+t2=ct)dmindmax实际上实际上:绝对深度的最大误差低于绝对深度的最大误差低于10%.内部（小）缺陷的高度估计误差是可以忽略的内部（小）缺陷的高度估计误差是可以忽略的。特别应注意靠近内壁的小缺陷特别应注意靠近内壁的小缺陷横向扫查上表面上表面内壁内壁B扫扫侧向波侧向波这种扫查会产生典型的这种扫查会产生典型的反向抛物线反向抛物线当探头相对于当探头相对于缺陷对称时时缺陷对称时时间最短间最短。几种典型的TOFD波形1、上表面存在裂纹时，声束无法从上表面通过，无侧向波（LW）和上端点衍射波。2、内表面存在裂纹时，声束无法从内表面通过，无内壁反射波（BW）和下端点衍射波。3
7、、水平方向的平面形缺陷(层间未熔,冷夹层)上下端点衍射波合在一起。向外表面延伸的裂纹发射探头接收探头裂纹尖端裂纹尖端内壁反射波内壁反射波BW侧向波被隔开了侧向波被隔开了没有側向波没有側向波向内表面延伸的裂纹发射探头接收探头侧向波侧向波LW尖端信号尖端信号内壁反射信号被隔开了内壁反射信号被隔开了没有内壁没有内壁反射波反射波水平方向的平面形缺陷(层间未熔,冷夹层)发射探头接收探头侧向波侧向波LW内壁反射波内壁反射波BW反射回波反射回波反射信号反射回波反射回波反射信号TOFD 的局限性 在外表面和内表面附近存在盲区。不易检出焊缝中的横向裂纹。解释比较困难，目前国内对缺陷定性问题没有经验，经常需要辅助
8、其它检测手段。夸大了一些良性的缺陷,如气孔,冷夹层,内部未熔合。实际检测中缺陷高度方向误差较小，长度方向误差较大（6dB法测长）。注意标准问题(有待解决)检测标准：ASME CODE CASE 2235简介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
9、”。1.5 缺陷上端点 Upper flaw extremity：缺陷离扫描面最近的端点或顶点。1.6 缺陷下端点 Lower flaw extremity：缺陷离扫描面最远的端点或顶点。1.7 爬波 Creep wave：在平面或凹面上，TOFD两探头之间的波。1.8 B扫查 B-scan：一对探头在横穿焊缝或缺陷的方向上进行配置，探头运动方向与焊缝方向垂直的扫查；显示时，坐标原点为焊缝的中点，横坐标表示与焊缝中线的距离，纵坐标表示深度。A、B、D显示示意图。1.9 D扫查 D-scan：在扫查时，一对探头在横穿焊缝或缺陷的方向上进行配置，探头运动方向与焊缝方向平行的扫查；显示时，坐标原点为
10、扫查的起始点，横坐标表示焊缝的深度，纵坐标表示焊缝的长度。2、适用范围：压力容器焊缝厚度大于等于12.7mm时可以使用超声波检测替代射线检测。3、检测区域的划定：对于母材厚度大于204mm的焊缝，检测区域应覆盖全部焊缝体积，并加上焊缝两侧各51mm的范围；当母材厚度等于或小于204mm时，超声波检测区域应覆盖全部焊缝体积，再加上焊缝两侧各25.4mm或t中较小值的范围。如果满足以下条件，检测区域可以减小到包括实际热影响区（HAZ）再加上焊缝两侧热影响区以外6.4mm的部分：（1）在焊接工艺评定中，焊缝热影响区经过测量并有文件记录，并且（2）UT探头的定位和扫查装置按标记（焊缝附近的油漆或低应力
11、印记）得到控制，以确保实际热影响区再加上1/4英寸（6.4 mm）的材料范围得到检测。4 TOFD工艺规程要求 ASME第卷第四章焊缝超声检测方法规定了20项变量.其中15个主变量:受检焊缝形状、外径、壁厚、产品形式（管、板等），探测面，探测方法（直射波、斜射波、接触法或液濅法），超声波形和声束角度，探头型式、频率和晶片尺寸、形状，特殊探头、碶块、忖垫或鞍座（使用时），超声仪，校验（校准试块和校准方法），扫查方向和扫查范围，扫查方式（手工或自动），几何形状信号与缺陷信号识别方法，信号大小测定方法，计算机数据采集（使用时），扫查覆盖性（仅指减少时）和人员操作要求。TOFD工艺规程要求 另5个副变
12、量：人员资格鉴定要求，表面状态（探测面，校准试块）藕合剂类型或牌号，自动报警或记录设备（使用时）和记录，包括要记录的必要校验数据（如仪器设定）。新增6个特定性主变量：仪器型号和制造者，仪器软件，扫查方向和扫查范围，缺陷测长方法，缺陷测高方法和数据采集间隔。对规定的主变量的变更，要求进行验证演示，以评定新参数有效性；副变量则不用。5 TOFD设备系统要求 TOFD仪器要求 提供线性A扫描显示，仪器放大线性和水平线性误差不大于5%。超声脉冲发生器可通过单向或双向方波脉冲提供激励电压。脉冲宽度应可调，以使脉冲幅度和持续时间达到最优化。超声接受器的带宽应与探头标称频率带宽相匹配。接受器增益旋钮应能以1
13、dB的增量调节。系统中可设前置放大器。波形模数变换取样频率至少应为探头标称频率4倍。要对原始数据进行数字信号处理时，波形的模数变换取样频率应提高到探头标称频率的8倍。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
14、存指示相邻波形相对位置（即编码位置）的定位数据。TOFD设备系统要求 探头要求 使用一对探头（称为TOFD探头对），相对放置，一发一收。TOFD探头对的标称频率相同。TOFD探头对晶片相同。对峰值回波降20dB测试时，探头脉冲持续时间应不大于2周期。探头可用非聚焦或聚焦探头（前者推荐用于探伤，后者推荐用于提高定量分辨率）。探头可用单晶片，也可用相控阵。标称频率应为2-15MHZ，除非检测的产品材料具有特殊晶粒结构，才可用其他频率。TOFD设备系统要求 探头角度的选择和布置 表1为不同壁厚范围可达到足够分辨率和评定范围的探头参数推荐值。对壁后70mm的钢焊缝，一般要求用一对纵波斜探头横跨在焊缝两
15、侧。对70T 300mm的钢焊缝，应进行分层检测。TOFD检测最佳探头对间距：2S=21.73dm,dm为缺陷高度中点离检测表面的距离(深度),声束夹角为1200；当小于850或大于1650就可能引起缺陷端部衍衍射波减弱。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 晶片尺寸标称探头角度 mm mm MHZ mm /0 T70 10 1015 2 6 50 70 10 30 5 10 2 6 50 60 30 70 2 5 6 12 45 60 70 T 70 8 5 10 2 6 50 70 300 80 100 2 5 6 12 45 60 100 300 1 3 1
16、0 25 45 60TOFD设备系统要求 校验试块要求 ASME法规2004版采用槽形试块作验证演示,2006增补版在强制性附录中规定采用长度方向与探测面相平行的长横孔,作为调整TOFD系统在厚度范围内检测灵敏度的校准反射体。孔长至少50mm，孔径随检测厚度而异。钻孔位置居于枝块侧面中心板厚T的四分之一和四分之三处。受检焊缝厚度较大时，校准试块也要分层。校准试块厚度Tc，被检测件厚度T100mm时，Tc=10%T；T100mm时，Tc=T+10mmTOFT设备系统要求 扫查机构 扫查机构应保证两探头间距固定不变，并保证扫查轴线在检测区段始终一致。探头移动可用机动或手动方式，探头支架应配置与A扫
17、描取样同步的编码器。6 TOFD校准事项灵敏度校准方法将探头对置于试块或受检测件表面上，调节增益旋钮，使侧向波波幅为满屏高4090%，而噪声低于5-10%，作基准灵敏度。分区检测侧向波不出现时，只需根据噪声水平来调节。灵敏度的验证使试块中长横孔位于两探头连线的中分面上，孔的最弱信号至少应为满屏高的80%。厚度分层检测重复以上操作。还应检出相邻层区中距离最近的长横孔。覆盖宽度的验证若对校准试块中要求检出的长横孔不能全部检出，就要增加两次偏心附加检查。编码器的校准按制造商推荐方法进行，误差1%。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
18、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。9、数据分析和评定、数据分析和评定9.1 数据分析准则：大于下文的反射体都应被区分究竟是由缺陷产生的或是由于几何结构产生的。当反射体确被认为是缺陷时，按本标准进行评定和验收。9.1.1在以波幅为基准的技术（PE）中，应对所产生的反应超过基准波高20%的反射体的位置、波幅和范围作进一步检查。9.1.2在非波幅基准技术（TOFD）中，图象的显示长度超过下文（1）、（2）
19、所列极限者，则其位置和范围应作进一步检查：（1）对母材厚度小于等于102mm的焊缝，图象显示长度大于0.20英寸（5mm）者应进一步检查；（2）对母材厚度大于102mm的焊缝，图象显示长度大于0.05t或19mm（取二者中之小值）者应进一步检查（注：t为焊缝相临母材的公称厚度）。9.2几何形状引起的显示 由几何形状和冶金原因引起的超声波显示按以下分类：9.2.1对于确定是由于表面轮廓（例如焊缝加强高或根部）或者材料冶金结构的变化（例如金属母材上的堆焊层界面）而引起的显示，可作为几何形状引起的显示进行分类，不必进行评定，但应对最大显示波幅和位置应予记录。例如：内部附件：最大波幅200%DAC，位
20、于内表面，在焊缝中心线上方25.4mm，距定位原点的方向为从90至95。9.2.2按以下步骤来确定显示是否是由几何形状引起：（1）按现用的检测程序对包含反射体的区域进行实验结果进行整理；（2）绘制和验证反射体的坐标，提供可显示出反射体位置和表面不连续（例如根部和镗孔）的横截面展示；（3）审查加工和焊缝准备图（焊接接头坡口图）。9.2.3另外，还可使用其他NDE方法和技术确定疑点的成因（例如选用另外的超声波声束的角度，射线照相，检查内孔表面和/或外圆表面的几何形状）。9.3缺陷的定量 缺陷的定量应遵循验证过的程序，该程序要完成过相似厚度材料的认证试块和校准试块的检测。缺陷也可以采用补充的手动技术
21、检查，但也需要上述的演示证明。缺陷的尺寸由完全包含缺陷区域的矩形确定。注意：根据目前的经验，缺陷长度测量误差较大，有时辅助手工超声波检测或其它检测手段是非常必要的。9.4缺陷的评定使用表1、表2、表3和以下要求对缺陷进行验收评定：9.4.1表面缺陷。UT检查中确定的表面缺陷有的可能与表面相连，有的不与表面相连。与表面相连的缺陷或表面开口缺陷是拒收的。但根据下面表（1）、（2）或（3）的规定进行了表面检测者除外。如果缺陷穿透到表面，可进行MT、PT或ET检测。9.4.2多个缺陷（1）相邻的不连续缺陷的间距小于等于图2所示的“s”时，应被认为是一个平面型缺陷。（2）不连续缺陷基本上平行时，缺陷的平
22、面间距离小于等于12.7mm（参看图3）者，应被认为是一个平面型缺陷。（3）在穿透容器筒壁的方向上，共面而非线性排列的不连续缺陷，如果当相邻缺陷的间距小于等于图4所示的“s”时，应被认为是一个平面缺陷。（4）在穿透筒壁方向上（即垂直于工件受压表面的方向），相距12.7mm的两个平行平面内，不连续的共面缺陷的深度尺寸之和超过图5所示S时，则应予以拒收。8.4.3不与表面相连的表面缺陷：缺陷长度（l）不得超过4t。9验收准则验收准则9.1多通道超声波检测中，确认与表面相连或表面开口的缺陷是拒收的：9.2 单个缺陷指示长度不允许超过1/3t，且对于板厚为80120mm的焊缝最大不超过30mm，板厚大
23、于120mm的焊缝最大不超过50mm；9.3对于80400mm的焊缝检测中发现的缺陷按表1、表2、表3验收。当表中缺陷的验收标准与以上三条相矛盾时，按严格要求执行。检测工艺示例检测工艺示例180400mm厚对接焊缝的多通道自动超声检厚对接焊缝的多通道自动超声检测通用工艺规程测通用工艺规程 1范围范围2规范性引用标准规范性引用标准3检测人员检测人员3.1 操作多通道超声检测设备及评定分析超声波检验数据的人员必须具有质量技术监督局颁发的超声波II级或II级以上资格证书。3.2操作多通道超声检测设备的人员应接受设备制造商技术人员或具有TOFD资格证书的人员进行的培训并且考核合格,还须经过单位技术负责
24、人的批准。3.3采集和分析数据的人员除了具备以上两条的要求外，还应参与了对检测工艺的论证。3.4进行多通道超声波检测人员的资格鉴定证书应统一保存，在检测时如果需要统一向用户或监检单位出示。注意：操作人员的熟练程度与检测结果的准确性有直接关系。4检测位置和区域的确定检测位置和区域的确定4.1 画线4.1.1进行多通道超声波检测的焊缝，其类型、材料，包括厚度、尺寸结构应在图纸中标明。4.1.2工艺部门在编制工艺时，对需要进行多通道超声波检测的焊缝，工艺中应明确焊接前在母材上距焊缝中心线规定的的位置上画出一条标记线（标记线的具体位置见专用工艺），并将此标记线保留到进行多通道超声波检测时。4.1.3如
25、果焊缝多通道超声检测或其它检测不合格，应将标记线保留到返修后再次检测为止。4.2检测应包括焊缝的全部体积和热影响区再加上焊缝两侧热影响区以外6.4mm的区域。容器的设计和制造部门应提供焊缝和热影响区的尺寸。焊缝的位置应清楚地标注出来以便在工件上能清晰地辨认出焊缝的位置。4.2.1一般容器的筒体与筒体对接环焊缝和筒体与封头对接环焊缝热影响区小于5mm，因此检测区域为焊缝宽度及每侧再加上12mm的范围。注意：一般窄间隙焊接宽度30mm以下，认证时，需要将扫查架左右偏移15mm+12mm=27mm扫查三次，以确定全部检测区域一次检测有效5检测区域的表面要求检测区域的表面要求5.1 母材：焊缝两侧各5
26、00mm范围内的母材应是轧制的、机加的或打磨的状态，以便去除焊豆、表面不规则和其它影响检测的杂质。5.2 焊缝：如果焊缝表面影响检测，应对焊缝表面进行修整，使之不影响扫查或产生非相关显示。注意：根据目前设备使用情况，自动检测所要求的表面粗糙度略高于手工超声波检测的要求。另外表面的不平整有时会在直通波时有反映。6检测时机检测时机 多通道超声波检测时机应与反应器技术条件中规定的射线检测时机相一致，在专用工艺中应明确检测时机。7仪器、装备和器材仪器、装备和器材7.1仪器 超声波检测使用以下仪器完成：a 仪器和 扫查器b 探头：5MHz 1/2”4560、5.0MHz 1/4”70、2.25MHz 1
27、”45、爬波2MHz和45、60、70纵 波楔块。c 其它 调节试块1：参考ASME Sect.V,Article 4 T435制作的基本调节试块；调节试块2：认证试块 耦合剂：水8参数设计参数设计8.1试块a 灵敏度调节试块灵敏度调节试块应根据ASME Sect.V,Article 4的要求设计，试块简图见图B.1灵敏度调节试块基本尺寸，在专用工艺中针对不同厚度的工件分别设计灵敏度调节试块，孔径的选用原则见表和图。1.2认证试块b 认证试块应该通过焊接工艺制备，且至少带有三个模仿焊接件上平行于熔合线的缺陷，要求如下：（1）代表容器外表面的试块一侧有一个表面缺陷；（2）代表容器内表面的试块一侧
28、有一个表面缺陷；（3）有一个内部缺陷；如果在检测时试块可以倒置，就可以有一个缺陷同时代表内表面和外表面缺陷，那么只需要两个缺陷。在一定被检焊缝厚度情况下，缺陷尺寸应不大于表1、2、3中相应的规定。对于以波幅评定缺陷尺寸的检测技术，合格的验证演示定义为：试验中从最大允许缺陷及其它需试验显示的缺陷上给出的反应要超过基准水平。对于不是以使用波幅评定缺陷尺寸的检测技术，合格的验证演示定义为：试验显示出全部带有记录长度的成像缺陷，包括最大允许缺陷，均有其显示长度，且此长度等于或大于评定试块上相应缺陷的实际长度。c 如果工件有堆焊层，灵敏度调节试块和认证试块应采用与工件焊接相同的工艺堆焊。d 灵敏度调节试
29、块和认证试块应与容器的热处理状态相同或相近。e 试块表面的粗糙度应与工件表面的粗糙度相似。注意：检测厚壁焊缝时，两类试块上缺陷的数量应多于标准的规定，便于确定相邻两对探头检测区域的重叠情况。10.8.2探头a 探头数量探头的数量应包括检测上表面的爬波探头、多对TOFD探头以及检测下表面的PE探头。探头数量的设定应保证相邻每对探头负责的检测区域之间至少有10%的重叠。b 频率、晶片尺寸和角度探头的频率应在1MHz10MHz的频率范围内，探头直径6mm25mm。探头的选择按表4 所列：c 探头的间距当考虑声波穿透效果时，探头的间距最好是大间距；考虑探头分辨率时，间距最好是小间距。设定以每对探头在其
30、检测区域深度的2/3处为角的顶点W，通常探头间距为W分别与两探头入射点连线的夹角为110时两探头的距离值。d 探头的位置各对TOFD探头和爬波探头应相对于焊缝中心对称，各对探头组合应确保其检测覆盖整个被检测区域。在专用工艺中应明确规定以上几条的参数。9调节调节a 调节将探头放置在调节试块上，采集表面、孔或槽的反射数据。采集到的横向波或反射纵波的数据都应包含在顶部显示（D-扫查）中。如果横向波或底面反射信号不能被采集到，或超出探头负责的深度检测区域范围，系统深度调节可选用此区域中的任意两个孔或槽。总之侧面孔的顶部、横向波或底面反射均可用于深度调节。b 灵敏度调节 系统TOFD检测的灵敏度设定应保
31、证所有灵敏度校准目标的反射能够清楚的分辨出来。系统脉冲回声斜波束检测的灵敏度设定应保证所有灵敏度校准目标的反射都达到80%的屏幕高度。当要求整个检测范围的波幅归一化时可以使用DAC曲线。使用脉冲回声探头且以非波幅为基础测量缺陷尺寸的技术（TOFD）的系统灵敏度设定应保证所有调节目标的反射能够清楚地分辨出来。c 对于所有通道，增益设定值应被记录下来，标注调节目标的波幅。d 如果仪器的设置、探头和灵敏度调节试块有改变时，应重新进行上述调节。e 以上调节应在与产品相同或相似材料的试板上完成。f 当灵敏度在一定范围内改变时，不影响缺陷尺寸的测量结果。g 探头角度或楔块角度在变化5内时，不影响缺陷尺寸的
32、测量结果。10认证认证10.1负责相邻深度范围之间的各对TOFD探头的检测至少应有10%的覆盖，它可以通过探测出灵敏度调节试块和认证试块上的全部人工缺陷来验证。10.2在焊接工艺评定中，焊缝热影响区应经过测量并有文件记录。检查区域应该包括焊缝的体积、热影响区，再加上热影响区以外各6.4mm的区域。如果调节目标孔或槽沿着试块的中心线，可以将探头中心线偏离适当的值，如果仍能够探测到全部调节目标可证明检测覆盖了全部区域。a 对于中国第一重型机械（集团）有限责任公司生产的加氢反应器筒体与筒体对接环焊缝和筒体与封头对接环焊缝的检测，可以通过将探头中心线偏离28mm，并且仍能够探测到目标靶来证明。10.3
33、编制检测方案，规定探头位置、运动和对被检物件的覆盖情况，以便为焊缝的验收提供标准化的和可重复的检测方法。扫查方案还应包括采用的超声波波束角度、相对于焊缝中心线的方向和容器每条焊缝的受检体积。应在认证试块上进行适当的演示，如果不能满足上文检测灵敏度的要求,，应对检测方案进行修改，直到能够探测出认证试块上的全部设计缺陷为止。11检测检测11.1 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。11.2检测技术-多通道自动超声检测时，在焊缝的外表面进行扫查。扫查时进行脉冲回声
34、通道的扫查灵敏度为调节灵敏度再提高6dB。11.3检测前将轨道沿着焊缝的方向铺设，轨道靠近焊缝一侧与标记线重合，将扫查器放置在轨道上，使探头按下面走向完成焊缝的扫查：A.)与焊缝的焊道方向成直角；B.)沿着焊缝的焊道方向。11.4探头的扫查速度不超过150mm/秒。如果在调节灵敏度及认证试验中证明提高扫查速度不影响数据采集，可提高扫查速度。所收集的数据应在D扫查中显示，显示的纵坐标沿着焊缝方向。每次扫查长度不超过1米。11.5 扫查程序11.5.1近表面区域使用爬波探头检测。11.5.2在脉冲回声模式中，为了增强底部缺陷探测，使用45纵波斜探头。可以采用负责最深检测区域的TOFD探头同时完成底
35、面脉冲回声检测。11.5.3焊缝除上下表面外的中间区域，使用多对TOFD探头检测。注意：根据缺陷易产生的位置确定探头配置。使用45纵波斜探头，即负责最深检测区域的TOFD探头同时完成底面脉冲回声检测。当重点探测根部缺陷时，数据量为其它区域的1/2，此时应使用两对探头分别检测。12对超声对超声TOFD检测数据采集和分析的要求检测数据采集和分析的要求12.1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。12.2 在进行多通道TOFD和PE检测时，数据在A-显示和D显示（Top-显示中）分析。在锯齿扫查中，可将数据在A-显示
36、、B-显示、C-显示和D显示（Top-显示）中分析。12.3 当TOFD扫查数据不能精确判断显示的尺寸时，应使用脉冲回声探头做附加扫查，一般为自动或手动的锯齿扫查。13数据分析和评定：数据分析和评定：13.1 数据分析准则 大于以下两条的反射体都应被区分究竟是由缺陷产生或是由于工件几何结构产生的。当反射体确被认为是缺陷时按本标准评定和验收。13.1.1在以波幅为基准的技术中，应对所产生的反应超过基准波高20%的反射体的位置、波幅和范围作进一步检查。13.1.2在非波幅基准技术中，图象的显示长度超过下文（1）、（2）所列极限者，则其位置和范围应作进一步检查：（1）对焊缝处母材厚度大于等于80mm
37、但小于等于102mm的焊缝，图象显示长度大于0.20英寸（5mm）者应进一步检查；（2）对焊缝处母材厚度大于102mm的焊缝，图象显示长度大于0.05t或19mm（取二者中之小值）者应进一步检查（注：t为焊缝相临母材的名义厚度）。13.2几何形状引起的显示 由几何形状和冶金原因引起的超声波显示按以下分类：13.2.1对于确定是几何形状（例如焊缝加强高或根部）或者材料冶金结构的变化（例如金属母材上的堆焊层界面）而引起的显示，可作为几何形状引起的显示不必进行测量和分类。但应记录最大显示波幅和位置，例如：内部附件：最大波幅200%DAC，位于内表面，在焊缝中心线上方25.4mm，距定位原点的方向为从
38、90至95。13.2.2按以下步骤来确定显示是否是由几何形状引起：（1）按现用的检测程序对包含反射体的区域进行实验结果的整理；（2）绘制和验证反射体的坐标，提供可显示出反射体位置和表面不连续（例如根部和镗孔）的横截面展示；（3）审查加工和焊缝准备图（焊接接头坡口图）。13.2.3另外，还可使用其他NDE方法和技术确定疑点的成因（例如选用另外的超声波声束的角度，射线照相，检查内孔表面和/或外圆表面的几何形状）。13.3缺陷的定量 缺陷的定量应遵循验证过的程序，该程序要完成过相似厚度材料的认证试块和校准试块的检测。缺陷也可以采用补充的手动技术检查，但也需要上述的演示证明。缺陷的尺寸由完全包含缺陷区
39、域的最小矩形确定。13.4缺陷的评定13.4.1表面缺陷。UT检查中确定的表面缺陷有的可能与表面相连，有的不与表面相连。在数据分析中确认与表面相连的缺陷或表面开口缺陷，是拒收的。但进行了MT、PT或ET检测者除外。无论如何，任何缺陷都不能超过下述的验收标准。13.4.2多个缺陷（1）相邻的不连续缺陷的间距小于等于图2所示的“s”时，应被认为是一个平面型缺陷。（2）不连续缺陷基本上平行时，缺陷的平面间距离小于等于12.7mm者（参看图3），应被认为是一个平面型缺陷。（3）在穿透容器筒壁的方向上，共面而非线性排列的不连续缺陷，如果当相邻缺陷的间距小于等于图4所示的“s”时，应被认为是一个平面缺陷。
40、（4）在穿透筒壁方向上（即垂直于工件受压表面的方向），相距12.7mm的两个平行平面内，不连续的共面缺陷的深度尺寸之和超过图5所示，则应予以拒收。B.13.4.3不与表面相连 的表面缺陷：缺陷长度（l）不得超过4t。14验收验收 按照表1、表2、表3和以上规定的验收标准执行。15检测报告检测报告15.1检测报告应包含检测设备的类型及型号。15.2检测报告至少还应包含以下内容：a.工件和检测区域的识别号；b.检测者的名字和技术等级；c.检测日期；d.显示的位置及所在通道；e.显示长度；f.显示高度；g.检测人员、数据分析人员及审查人员。工艺示例2200mm厚对接焊缝多通道自动超声检测专用工艺规程
41、厚对接焊缝多通道自动超声检测专用工艺规程1、本专用工艺规程补充规定了80 400mm厚对接焊缝的多通道自动化超声波检测通用工艺中，针对200mm厚的筒节对接焊缝自动超声检测中相关参数的设置。2、检测时机：焊后热处理之前3、200mm厚焊缝灵敏度调节试块和认证时块上缺陷分布见表5：“210mm灵敏度调节试块校准缺陷分布”和表6：“210mm认证试块上缺陷分布”。4、在灵敏度调节试块上调节检测灵敏度，灵敏度调节试块见图纸BC01-01。TOFD检测系统的灵敏度设置应保证所有调节目标的反射能够清晰地分辨出来。5、在表7中显示了在扫查最大厚度在210mm焊缝时的探头分布。检测210mm焊缝时探头分布情
42、况和图E.8、图E.9、图E.10。工艺示例工艺示例3340mm厚对接焊缝多通道自动超声检测厚对接焊缝多通道自动超声检测专用工艺规程专用工艺规程1、340mm厚焊缝灵敏度调节试块和认证试块上缺陷分布见表8：“340mm灵敏度调节试块校准缺陷分布”和表9：“340mm认证试块上缺陷分布”。2、探头分布见表10。3、在灵敏度调节试块上调节灵敏度，TOFD检测的系统灵敏度设定应保证所有调节目标的反射能够清楚的分辨出来。4、扫查分两次进行，第一次检测深度范围为0220mm，使用图F.3所示的扫查架；第二次检测深度范围为200340mm，使用一对TOFD探头扫查，探头间距为552.8mm，扫查架与扫查器
43、的接口位置应保证这对探头相对于焊缝中心对称分布。工艺示例工艺示例4封头（过渡段）与筒节封头（过渡段）与筒节I对接焊缝的多对接焊缝的多通道自动超声检测工艺规程通道自动超声检测工艺规程反应器筒节I和上封头（或过渡段）对接焊缝与筒节和筒节间对接焊缝的区别：反应器的筒节间对接焊缝垂直于筒节轴线和检测面，但是筒节I和上封头（或过渡段）对接焊缝虽然垂直于筒节轴线，却不与焊缝两侧的筒节I和上封头（或过渡段）表面垂直（设焊缝与检测面之间的夹角为，具体值根据反应器实际尺寸算出）。检测时，探头扫查架放在筒节和上封头（或过渡段）表面上，此时被检焊缝与检测面和探头扫查架均不垂直，成角。1、范围范围在本工艺中规定了对反
44、应器筒节I与封头（或过渡段）对接焊缝检测时，由于焊缝两侧母材由于存在斜面而厚度不同时，检测所使用探头数量、探头间距和探头中心偏离的设计原则，以及对扫查次数的规定。2、规范性引用标准规范性引用标准3、检测人员检测人员4、检测位置和区域的确定检测位置和区域的确定 由于被检测焊缝与检测面不垂直，由此造成焊缝宽度方向上检测区域的增加。增加的理论最大值为：焊缝每侧增加焊缝厚度T与tg乘积的一半。因此焊缝宽度方向上的检测区域在原来的基础上每侧再增加1/2Ttg。由于检测方案中采用的是多对探头对不同的深度区域同时检测，因此焊缝宽度方向上的检测区域增加值远小于理论最大值。容器的筒节对接焊缝垂直于筒节轴线和检测
45、面，但是上过渡段与筒接I对接焊缝虽然垂直于筒节轴线，却与筒节I斜面成101.93夹角。检测时，探头扫查架放在筒节斜面和过渡段上，此时被检焊缝与检测面成101.93夹角。由此造成焊缝宽度方向上检测区域每侧扩大的理论最大值为22.2mm。即焊缝宽度方向上的检测区域每侧28mm增加到51mm。由于检测方案中采用的是多对探头对不同的深度区域同时检测，因此焊缝宽度方向上的检测区域增加值远小于理论最大值22.2mm。5、检测区域的表面要求、检测区域的表面要求、6、检测时机、检测时机、7、仪器仪器8、参数设计参数设计8.1试块：与工件情况尽可能一致。8.2探头：探头数量、频率、晶片尺寸和角度每对TOFD探头
46、的中点的偏离值：在对被检焊缝检测时，将检测焊缝的深度分成不同的区域，每对TOFD探头负责一个区域。由于焊缝与检测面不垂直，因此在布置各对探头时应以焊缝外表面中心为探头对称点，同时各对探头分别向筒节方向偏离一定的数值，其具体偏离值等于各检测区域的起点W到检测面的垂足与焊缝外表面上中线的距离值。在对被检焊缝检测时，四对TOFD探头在检测深度上分成四个区域，由于焊缝与检测面不垂直，因此各对探头布置时应以焊缝外表面中心为对称点，同时各对探头分别向筒节方向偏离一定的数值，其具体偏离值按表11确定9、调节调节9.1深度调节9.2灵敏度调节10认证认证10.1负责相邻深度范围之间的各对TOFD探头的检测至少
47、应有10%的覆盖，它可以通过探测出灵敏度调节试块和认证试块上的全部人工缺陷来验证。10.2在焊接工艺评定中，焊缝热影响区应经过测量并有文件记录。11、检测检测11.1 前期检测11.2检测技术-多通道自动超声检测时，在焊缝的外表面进行扫查。扫查时进行脉冲回声通道的扫查灵敏度为调节灵敏度再提高6dB。11.3检测前将轨道沿着焊缝的方向铺设，轨道靠近焊缝一侧与标记线重合，将扫查器放置在轨道上，使探头按下面走向完成焊缝的扫查：A)与焊缝的焊道方向成直角；B)沿着焊缝的焊道方向。11.4完成扫查后，将轨道沿着焊缝方向左、右各偏离一定的距离，再进行第二次、第三次扫查。偏移的距离根据工件的实际几何尺寸确认
48、。12、对超声对超声TOFD检测数据采集和分析的要求检测数据采集和分析的要求13数据分析和评定：数据分析和评定：13、数据分析准则和评定14、验收验收15、检测报告检测报告根据实际检测，我们认为针对检测不与检测面垂直的焊缝，检测时采取的措施有：措施1：1）根据每对探头检测的深度区域，左右移动每对探头的位置，使每对探头相对于该检测区域尽可能对称。2）在此基础上左右偏移探头架，按照计算得出的偏移量进行三次扫查。措施2：也可以将倾斜焊缝的宽度连同倾斜量的区域作为垂直焊缝宽度，在加上热影响区和6.4mm作为检测范围。不改变探头位置，直接移动探头架进行多次扫查。经过验证：两次检测结果十分相近，外方推荐措
49、施2。检测过程1、根据被检测工件的公称厚度，设计灵敏度调节试块和认证试块。人工缺陷的尺寸和数量应符合ASME 2235的要求。2、根据被检测工件的公称厚度，对被检工件的深度范围进行分区，通常试块上缺陷的数量每区至少有两个。3、根据检测工件的深度分区，确定探头的数量（多少对）。4、根据每对探头检测的深度范围，确定探头的尺寸、频率、角度和探头间距。5、确定扫查方式，扫查次数。6、在灵敏度试块上调整灵敏度，提高6dB后在认证试块上进行扫查。6、分析扫查数据，a)确认所有的缺陷都被检测出来，且检测结果为正偏差；b）观察各通道检测出缺陷的数量，确保各通道的深度检测范围有至少10%的重叠。7、如达不到要求
50、，应修改检测工艺参数，重复进行灵敏度调整和认证，直到达到要求为止。8、在工件上画线，铺设轨道或使用其他控制手段，使扫查时每对探头相对于焊缝中心对称分布。9、确认焊缝热影响区的尺寸，左右偏移探头架，偏移距离为1/2焊缝宽度+热影响区+6.4mm。在认证试块上扫查至少三次，确保整个被检测区域的的缺陷都可被检测出来。10、在工件上进行扫查，采集数据。注意观察各通道的耦合情况.11、重新在灵敏度试块上扫查，验证检测灵敏度。12、数据分析和复审。注意检测和分析人员应参加工艺制定和认证工作。数据分析时，注意改变背景颜色，否则会造成缺陷漏判。13、存在疑问时，可以改变检测参数重新检测，或者采用自动或手动的P
