TOFD超声成像检测技术在压力容器检验中的应用.pdf

第3 7 卷第6 期2023年1 1 月天津化工Tianjin Chemical IndustryVol.37No.6Nov.2023TOFD超声成像检测技术在压力容器检验中的应用郭耀华（华阳集团（山西）碳基合成材料咨询有限公司，山西太原0 3 0 0 2 1）摘要：压力容器在化工行业中的利用率很高，促进了化工行业生产效益及效率的提升。但是压力容器运行环境比较恶劣，一旦压力容器存在安全隐患，或在外部因素影响下出现使用问题，引发安全事故率及成本的上升，会对化工厂及工作人员的生命财产安全构成威胁。本文概述了超声波衍射时差法(TOFD)超声成像检测技术,分析了该技术在压力容器检验中的具体应用，为相关技术人员提供参考。关键词：TOFD超声成像检测技术；压力容器；检验盲区doi:10.3969/j.issn.1008-1267.2023.06.017中图分类号：TH49文献标志码：A文章编号：1 0 0 8-1 2 6 7(2 0 2 3)0 6-0 0 5 8-0 3压力容器在制造和应用的环节中，需要面临较多的安全问题。化工生产中应用压力容器的场所，多数具有高压、易燃、易爆等特征。为避免压力容器在使用中产生安全问题，作为化工厂压力容器运维检验人员，必须借助TOFD超声成像检测技术,定期对容器运行的现状做仪器检测。一旦检测出异常,应第一时间定位故障点，采取有效措施并进行处理，既可以确保压力容器在化工生产中得到合理检验管理，又可以保障压力容器运行的稳定性和安全性。1TOFD超声成像检测技术分析TOFD超声成像检测技术，是一种新型的现代超声无损检测技术，通常用于特种设备的定量、定位、缺陷检测中。TOFD超声成像检测技术在待测试件内部做检测时，对于结构中存在的缺陷，搜集从“端角”“端点”位置反射回来的衍射能量,将其作为检测缺陷的数据参考。利用TOFD超声成像检测技术完成压力容器内部超声检测,在缺陷的尖端位置，会出现超声波叠加情况，让正常的反射波裹挟一定的衍射波。检测人员将统计检测到的衍射波状况及检测数据，作为压力容器中是否存在缺陷的判断依据,并判断出缺陷的位置、大小及深度。将TOFD超声成像检测技术应用于压力容器检验中,其优势主要体现在：1)检测期间所形成的衍射波信号灵敏度很高，可以快速检测出压力容器中的缺陷。2)检测工作中合理布置一发一收探头，提升检测信号获取效率，且检测系统支持自收稿日期：2 0 2 3-0 7-0 6作者简介：郭耀华(1 9 8 8-),女,硕土研究生,化工工程师,研究方向为煤化工。物质量浓度为1 8.2 7 4mg/L，比静态沉降提高了82.02%，符合国家一级工业废水排放标准。3）在利用罕王某选厂尾矿优化絮凝条件的同时选择了爱森6 6 5 s作为尾矿絮凝剂,为罕王选矿厂传统的尾矿排放耗水量大、悬浮物多提供解决办法，降低了安全隐患，具有节能减排的优点；为我国尾矿综合再利用提供前期条件；为环境综合治理提供技术支撑。第3 7 卷第6 期动分析压力容器检测数据，该数据可作为缺陷判断依据。3)参考衍射时差计算方式,精准定位压力容器中出现缺陷的位置。4）衍射波灵敏度更高，可以显著降低容器缺陷漏诊率，利于压力容器做出准确综合评价。2TOFD超声成像检测技术在压力容器检验中的应用2.1待测压力容器的运维要求为提升TOFD超声成像检测技术检测压力容器的准确性,在检测工作流程启动前,以预处理的方式完成压力容器的检验准备工作，为检测结果的可靠度提供保障2。压力容器表面要清洁到位，不得残留焊接飞溅物与外部附着物，及时清除压力容器表层土质及其他杂物，避免出现缺陷大的检测结果。选择检测介质时，可选用水、软膏、油料等具有耦合效果的耦合剂。为降低压力容器检测误差，可适当选用其他材料辅助检验。在检验工作开始前,检验现场的温度维持在0 5 0。2.2匹配相应检测仪器为确保压力容器检测中TOFD超声成像检测技术的应用效果，检测中需备好各项检查仪器，充分发挥其检测功能，提升检测结果的可靠性。检测仪器满足发射和接收超声的功能，并搭载自动采集、记录、分析、显示数据功能模块3。根据不同压力容器情况，选用合适探头，当压力容器厚度7.5 cm时，选用单探头；当压力容器厚度 7.5cm时，选用组合探头。目前，超出8 0%的企业所用压力容器厚度 7.5 cm,因此检测时必须使用组合探头，结合压力容器的具体规格和生产需求，调整最适宜的探头中心距。2.3校准检测仪器参数利用TOFD超声成像检测技术检测压力容器时，检测仪器的性能及参数设定的准确性,对于检测结果具有直接性影响。检测探头在使用前调整的参数，包括探头中心距、放置角度、发射频率郭耀华：TOFD超声成像检测技术在压力容器检验中的应用2.4数据分析及图像处理在使用TOFD超声成像检测技术时,检测仪会自动采集并记录相关数据，并借助计算机对不同数据进行分析和处理，整合数据做压力容器检测图像重构，重构的图像可以作为压力容器是否存在缺陷的参考证据。对压力容器的缺陷进行分析，当划分标准是缺陷形态时，可分为开口缺陷（上表面、下表面、贯穿性开口缺陷)和埋藏缺陷（点状、线性、平面型埋藏缺陷）。将TOFD超声成像检测技术应用于压力容器检测中，可以借助图像处理技术更好地指导检测过程，如将图像拉直缩小时，可以增强测量精度；选用孔径聚焦技术，快速定位上尖端衍射信号，找出缺陷位置，提升压力容器检测图像信噪比。59以及晶片规格等。结合压力容器的具体生产现状进行调整参数,才能确保检验参数与压力容器参数相匹配。当晶片尺寸与探头中心距均较小时，扩散角、横向分辨力高,声场能量低；当晶片反射频率较高，对应反射波长较小，横纵向分辨力升高，噪声降低，后续可以穿透的厚度会降低；当晶片放置角度小时，探头中心距会随之变小，误差小、分辨率大；当探头中心距小时，检测盲区面积较小，利于检测分辨力与测量精度提升。分析不同化工压力容器特征，参考标准参数进行调整，检测条件一般以小镜片、大角度、高频率为主，确保探头可以容纳压力容器，完成容器全身扫描，提升检测结果精准性。需调整采样率，当压力容器外部厚度低于5 0 mm时，采样间距需控制约为1 mm，当压力容器外部厚度大于5 0mm时,采样间距需控制为2 mm。设置扫描距离时，结合检测设备规格、压力容器大小进行调整。设定扫描速度时，考量耦合剂的选择方案。压力容器的检测流程，从内部凹面开始，速度适中，减小扫描盲区，提升压力容器内部检测连续性。60分析不同压力容器中的缺陷，能够提前预测出不同缺陷对容器使用所产生的潜在危害，并提前制订干预措施，提升化工行业压力容器使用安全及生产效益。3影响压力容器检测结果的固有因素及解决方法3.1检验中折射角度为3 8 带来的影响及解决方法TOFD超声成像检测技术是衍射信号，当信号波在传播过程中与容器界面发生作用而产生不同的反射物理现象，该物理现象可判定容器检测是否存在缺陷。当信号波从小孔或是狭小缝隙中穿过时，受到不同障碍物的影响，会出现不同程度的弯散。衍射波在不同的方向四散传播，无法固定指向，且衍射波比反射信号的衍射信号更弱，当信号波传递到障碍物的端点越尖锐，衍射现象越明显，反之衍射则不明显。参考不同的检测角度,衍射信号波幅变化不同,折射角达到6 5 时，上、下尖端信号波幅更大；当压力容器裂纹下端信号波幅最大折射角为3 8，此时信号波幅曲线会出现两个峰。经过检验人员的反复验证，当折射角度出现改变后，衍射信号的幅度也会随之改变，当折射角度在45 8 0 时，衍射信号幅度与折射角度之间关联性较低，因此在使用TOFD超声成像检测技术时，需要将检测探头角度控制在4570，利于提升检测期间的衍射信号传播强度。由此可见,在应用TOFD超声成像检测技术做化工压力容器检测时，需要从始至终规避3 8 检测角度、控制探头监督、调整中心部位距离，方能更好地提升检测结果可靠性。天津化工3.2村检测盲区带来的影响及解决方法TOFD超声成像检测技术应用于压力容器检测中,检测盲区也会影响检测准确性。该项技术在检测中主要分为上表面和下表面两种盲区情况。上表面盲区的检测效果，受探头中心间隔距离、扫射频率以及探头带宽因素的影响，若要消除压力容器上表面检测盲区，应确定检测硬性条件、缩小直通波脉冲带宽、减小探头中心间距、提升扫射频率。消除压力容器下表面盲区时需要考虑底面反射波信号宽度、增加检测扫描频率、扩大探头中心间隔、确保盲区降至最低；对于轴偏离引起的底面盲区在检测中也需加以关注，应分析影响轴偏离问题出现的因素，检测压力容器和探头中心间距，适当扩大间距，增加平行扫查方式，缩减盲区范围，保障检测结果精准性与可靠性。综上所述,在压力容器检测中,TOFD超声成像检测技术为整个检测过程及检测安全的提升，带来了可靠的保障。该技术在应用中具有的自动化、智能化检测优势，对化工行业的检测水平提升及生产安全制度优化有显著促进作用。参考文献：胡华胜,孙杰.基于TOFD技术的液化气球罐检测应用 设备监理,2 0 2 1(8):42-44,5 5.2韩森富,黄文大,夏福明,等.球形封头环缝TOFD 检测可行性试验研究及应用 J.无损探伤,2 0 2 1,45(6);2 2-2 6.3】于鹏祖,赵志强,刘祎.TOFD技术在压力容器焊缝检测中的质量提升路径研究 J.中国新技术新产品,2 0 2 2(6):5 4-5 6.4】苏宣机,吴林军,汪建光.TOFD与相控阵技术在高压加热器筒体焊缝检测中的应用分析 J.化工机械,2 0 2 2,49(2):3 45-3 49.2023年1 1 月保护水环境节约水资源