衍射时差技术（TOFD）的介绍

概述

尽管衍射时差（TOFD）技术可被用于各种应用中，但是其最主要的用途是对周向和轴向上的焊缝进行快速检测，这种检测也被称为垂直TOFD扫查。自从二十世纪七十年代出现了衍射时差（TOFD）技术以来，人们对这种广受赞誉、性能可靠的无损检测技术的应用一直都在稳步增长。用户可以手动操作形式应用TOFD技术，但是，最常见的操作方式是结合一个记录设备进行操作，如：一个编码器或一个工业扫查器。为了在北美地区完成符合规范的应用，衍射时差（TOFD）技术经常要与脉冲回波或相控阵技术一起使用，以覆盖焊缝的焊根和焊冠区域。

广受欢迎的TOFD焊缝检测技术

TOFD可被独立使用，也可以与其它超声技术一起使用。一些最常用的技术如下：

• 单组TOFD
• 多组TOFD
• 使用脉冲回波/爬波的TOFD
• 使用相控阵的TOFD

TOFD的基本理论

TOFD通常使用纵波进行检测，这是衍射时差技术的主要检测方式。超声传感器被放置在焊缝的两侧。一个传感器向材料内部发射超声波，另一个传感器接收来自异常反射体和几何形状反射体的反射超声波或衍射超声波。利用超声束的扩散理论，TOFD可以使一条单个声束覆盖楔块和被测材料内部的大面积区域。当声束接触到缺陷或裂纹的端部时，衍射能量会在各个方向上投射。测量衍射声束的渡越时间，可以进行精确可靠的缺陷探测和缺陷定量，即使裂纹偏离了初始声束的方向。在典型的TOFD检测中，A扫描被收集起来，并被用于创建焊缝的B扫描图像（侧视图）。 可以在采集仪器中进行分析，也可以在离线分析软件中进行分析，方法是将光标定位在适当的位置，以测量缺陷的长度和垂直高度。

利用TOFD技术进行焊缝检测的主要优势

• 基于衍射，因此相对来说，不受焊缝坡口的角度和缺陷方向的影响。
• 使用来自裂纹端部信号的到达时间，精确地定位和定量缺陷。
• 精确定量能力，成为一种理想的缺陷监控方式。
• 快速设置并进行检测，因为单一声束就可以覆盖较大的区域。
• 快速扫查，并进行成像操作和完整的数据记录。
• 还可用于腐蚀检测。
• 与相控阵技术相比，要求使用的设备更能节省成本，因为其常规超声的特性（单个脉冲发生器和接收器）以及对常规探头的使用。
• 对于所有焊缝缺陷的类型都高度敏感。

典型的TOFD设备

• OmniScan SX UT或其它OmniScan MX/MX2/SX模块，模块的选择取决于所使用的技术
• TOFD扫查器：HST-Lite或其它扫查器
• 高阻尼TOFD探头：CentraScan或其它探头
• TOFD楔块：Rexolite或不锈钢楔块
• 可选购的离线分析和技术开发软件：NDT Setup Builder和OmniPC
• 水（耦合剂）供给系统：WTR-SPRAYER-8L或相似的设备

结语

TOFD技术不仅可以快速完成焊缝检测，而且具有优质的缺陷探测和定量性能。衍射技术相对来说不受坡口角度和缺陷方向的影响，具有精确定量关键性缺陷的能力。TOFD可被独立使用，也可与其它NDT技术一起使用。