TOFD 检测结果图谱分析

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TOFD衍射时差法，是一种依靠缺陷端部的衍射波的传播时间差进行缺陷定量的一种无损检测方法，TOFD检测技术在检测压力容器时具有检测成本低，检出率高，检测结果直观，可永久保存，并且操作方便等优点，因而广泛应用于压力容器的检测。

近年来，随着TOFD技术的日趋成熟，TOFD 检测在特种设备无损检测工作中所占的比重越来越大。

在TOFD检测中，缺陷数据以声场图谱的方式表现出来，因而缺陷判读具有较大难度，要求检测人员具有丰富的经验，但由于国内研究和应用时间较短，积累的经验和数据尚不够充分，而且各研究和应用单位各自为阵、交流很少，因此，整体而言行业中检测人员缺陷图谱判读能力不高，在实践中也发现较多数量的缺陷误判、漏判情况，为特种设备的生产和使用埋下了较严重的隐患。

本论文收集整理了检验中一些常见缺陷如气孔、夹渣、未熔合、裂纹的TOFD图谱，归类分析了其在TOFD图谱上呈现的特征，目的是帮助检测人员准确、快速地进行缺陷判读，减少缺陷误判、漏判情况的发生，以便更好地为检验服务，更好地为特种设备的安全服务。

气孔类缺陷分为单个气孔与密集型气孔。当单个气孔直径较小时，在图谱上呈现为一弧形，并且其弧形较长；当单个气孔直径较大时，在气孔的上端点，会产生一小段反射信号，在图谱上呈现为有段长度的弧形。

密集型气孔的呈现特征为，在图谱上呈现为一堆的大小弧形。

气孔TOFD图谱如图1~3所示。

（图 1 单个小气孔 TOFD 图谱）

（图 2 单个较大气孔 TOFD 图谱）

（图 3 密集型气孔）

由图1~3分析可知，对于单个较小气孔，在TOFD图谱上显示为一较小的弧形，并且弧长较长，用拟合指针可以较好的拟合，见图1；

单个气孔较大时，在TOFD图谱上呈现为一个较大弧长，用拟合指针不能完全拟合，但是可以测出其长度，见图2；

多个气孔在TOFD图谱上显示为多个圆弧，圆弧与圆弧之间可能会相交，能很清楚的分开每个圆弧；当密集型气孔密集度高时，在TOFD图谱上呈现为条状的缺陷，将图谱放大时，能看到一系列的小圆弧，但是弧与弧之间不能很好区分开，见图3。

在进行TOFD图谱判读时，对个单个气孔缺陷一般不做记录，对于密集型缺陷；当密集度不高时，根据NB/T47013.10标准规定的评定区内气孔个数，进行判级；当密集度高时，按条状缺陷的判定标准进行判定。本文NDT互联网联盟整理！

夹渣类缺陷一般分为点渣与条渣两种。

点渣在TOFD图谱上显示和气孔类的缺陷相似，但其区别在于，点渣的图谱显示圆弧没有气孔的长；条渣为不规则的体积型缺陷，在TOFD图谱上呈现为一条不规则的主线。

夹渣类TOFD图谱如图4~7所示。

（图 4 点渣TOFD图谱与射线底片对比）

（图 5 点渣TOFD图谱与射线底片对比）

（图 6 条渣TOFD图谱与射线底片对比）

（图 7 条渣TOFD图谱与射线底片对比）

在图4~7中，图4、5为模拟试板上的点渣，图6、7则为现场检测发现的条渣缺陷。

对比分析可知，点渣在TOFD图谱上呈现的特征为一些抛物线状的小圆弧，并且紧密靠在一起，条渣的TOFD图谱特征为一条不规则的主线，并且断断续续的。

由分析总结可知，夹渣类缺陷的TOFD图谱特征为图谱的局部黑白对比较为鲜明，点渣一般由一些小的圆弧组成，圆弧较短；条渣的特征则为有一条不规律的明亮的主线，主线附近经常伴随着一些小圆弧。

在进行TOFD判读时，判断是否为夹渣时，根据夹渣的特征进行判断，判读后，点渣一般不作记录，条渣则根据标准进行评级。

未熔合是指焊缝金属与母材金属，或焊缝金属之间未熔化连系在一起的缺陷。

按其地址部位，未熔合可分为坡口未熔合，层间未熔合和根部未熔合三种。

未熔合缺陷的TOFD图谱如图8~11所示。

（图 8 坡口未熔合与射线底片对比）

（图 9 坡口未熔合与射线底片对比）

（图 10 根部未熔合与射线底片对比)

（图 11 根部未熔合与射线底片对比）

在图8~11中，图8、9为试板上坡口未熔合缺陷TOFD图谱与射线底片的对比，由图谱分析可知，坡口未熔合的图谱特征为上下端点区分明显，上端点一般为一条光滑的直线，有可能为光滑的曲线，下端点有可能是光滑的直线或曲线，也有可能是断断续续的曲线。

图10、11为试板上根部未熔合与射线底片的对

比，由TOFD图谱可知，根部未熔合为靠近底面的一条光滑直线。

因此未熔合缺陷的图谱特征，有时与条渣的图谱特征有点类似，但是未熔合为光滑的直线或曲线，而条渣则是不规则的直线或者曲线。

在进行图谱判读时，未熔合缺陷的准确判定尤为重要，根据未熔合呈现的图谱特征对其进行判定。在检测时，直通波附近的缺陷要特别注意，由于直通波的存在，衍射信号的相位关系很有可能不容易分辨，因此在判定时，要看该处缺陷与直通波的走向，并且注意缺陷端点位置是否平整。当检测一旦发现未熔合，评定为Ⅲ级。

裂纹对压力容器的危害是最大，由于裂纹会不断的扩展，因此对裂纹准确判定尤其重要。裂纹缺陷的TOFD图谱如12~15所示。

（图 12 裂纹TOFD图谱与射线底片对比）

（图 13 裂纹TOFD图谱与射线底片对比）

（图 14 裂纹TOFD图谱与射线底片对比）

（图 15 裂纹TOFD图谱与射线底片对比）

图12~15为试板上的两组裂纹TOFD图谱与射线图谱底片的对比，从TOFD图谱上分析得知，裂纹有上下端点，有两条主线，并且相位相反，主线旁边有一堆细小的圆弧根据上述TOFD图谱呈现的特征，裂纹的特征可归为以下几个特征：

一是裂纹由两条不规则的主线组成，这两条主线的相位相反，但有时在图谱上相位关系显示不明显，并且主线旁会有一些小圆弧；

二是裂纹由一条不规则的主线组成，主线上下附近有许多小圆弧；

三是裂纹由一条明亮的主线组成，在其一端有许多细小的圆弧。

在进行判读时，尤其是对现场在役压力容器检测的图谱时，图谱上出现了上述裂纹特征时，应当注意，再根据检测实际情况进行判定。

本文通过检测结果图谱，分析总结了典型缺陷在TOFD图谱上呈现的特征，其特征规律如下：

一是气孔类缺陷，TOFD法对单个气孔的定性比较准确，单个气孔的TOFD信号图像呈两端向下坠的弧线形，信号边缘的清晰度向两侧逐渐下降，缺陷自身衍射波相位反转不明显，下端衍射波波幅比上端衍射波波幅小。

密集气孔呈现一系列幅度各异的弧线，气孔靠得很近时，TOFD信号图像会出现层叠现象，不易区分各个气孔的边界。

二是夹渣类缺陷，其TOFD图谱特征为图像总体亮度并不高，与底色反差不大，但局部会出现亮度反差较明显的点，点渣的图谱常由一些较短的小圆弧组成，条渣的特征为有一条不规律的明亮的主线，主线附近经常伴随着一些小圆弧。

三是未熔合，坡口未融合的上下端点一般为光滑的直线或曲线，下端点有时候会断开，上下端点相位相反，较易区分；根部未融合为靠近底面的一条光滑直线或曲线。

四是裂纹，TOFD法对埋藏性裂纹的定性非常准确，裂纹的TOFD图像边缘较清晰，亮度较高，与底色反差明显。

裂纹的TOFD图像一般呈一条或上下两条相位相反的不规则主线，两端和主线不时伴有不规则的抛物线状的小圆弧，表面及近表面裂纹上端点衍射波不清晰，根部裂纹下端点衍射波不清晰。

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