（杭州市特种设备检测研究院 浙江杭州 310051）
摘要：特种设备的使用涉及经济建设、生活、生产的各个领域，特种设备的有效检测对保障经济建设、生活与生产的安全具有重要意义。随着科学技术的进步与发展，超声导波、TOFD技术作为无损检测技术，已经成功的应用到了特种设备的检测领域之中，无损检测技术的应用有效地降低了检测成本，对检测结果的有效性、科学性具更具有的保障，在此同时也提高特种设备的检测效率。通过超声导波、TOFD技术的实践与应用，有效地解决了压力管道、起重机械、大型游乐设施等特种设备的材腐蚀检测、材料的缺陷检测等难题。
关键词：设备检测；超声导波；TOFD
特种设备在经济发展和工程建设过程中使用频繁，涉及领域广泛，是国民经济建设中十分重要的部分，对社会的生产和人们的生命财产安全具有重要意义，对经济发展与社会稳定具有重要的促进作用。如何保障特种设备的质量与相关产业链的良好运行，特种设备的质量检测对此具有重大的影响。超声导波、TOFD技术作为无损检测技术，能够对特种设备的进行有效的检测。超声导波技术主要是利用低频纵波或曲波对管道、管路等进行长距离的检测，其中包含对地下埋管不进行开挖状态下的长距离检测。TOFD技术则是以需要检测的部件自身内部结构（主要指缺陷部分）的“端角”与“端点”处，利用超声波衍射时差法得到的衍射能量来对缺陷进行检测的方法，该技术主要是用于对缺陷的检测、定位与定量。
一、超声导波技术与B扫描检测问题
由激励与接收两个模块来组成检测系统，从而达到小型超声导波检测的目的。激励模块主要的构成部分主要有功率放大器、单片机等，再按照电陶瓷换能器阵列对各部件实行串联。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆接收模块则主要利用压电陶瓷换能器阵列，运用Lab 程序与数据采集卡等实行串联，从而提高系统内结构的稳定性。利用单片机生成专属导波激励信号数字编码的作用，进而再利用专业功能的模数转换器对单片机生成的编码进行处理，生成与编码相应的模拟信号，那么功率放大器便可以带动压电陶瓷进行转换。
由于变电信号可以影响激励用压电陶瓷转换器，并经过逆压电效应的途径生成机械波，在管道检测中，生成的机械波可通过导波的方式进行长距离散播，使得管道检测的快速传播得以实现，如果在导波散播的过程中，管道拥有缺陷，那么导波在散播至缺陷处时则会产生反射现象，压电陶瓷换能器则会将反射回来的导波进行接收，接收后经过压电效应生成的各类电信号进行数据的转换，综合数据采集卡内的内容，对各类采集的内容进行数据的全面转换，完成后再处理数据的内容。通常情况下，会先分析回波信号的位置，再结合专业理论作为计算依据，计算出导波的速度，确定所在位置的管道长度，明确管道是否有缺陷。因为信号发生器是由单片机与数模转换器组成，所以检测人员可以通过专业的超声导波激励信号的功能来处理相关问题。导波频的散特性特征较显著，因此在对管道的导波情形进行检测时，检测人员可以通过运用一些窄带的激励信号来对相关问题进行处理。
二、 TOFD检测技术在特种设备检测中的应用
TOFD检测技术主要用于一些缺陷方面的检测，具有十分精确的检测定量。比一般的检测技术要精确，可以将检测误差控制在一毫米以内。TOFD检测技术还可以用于裂纹增长的测量，能精确的检测出结果。TOFD的检测工艺包括了解检测工件、选择探头和PCS、设置参数。了解检测工件就是掌握工件的厚度、焊接的结构、以及材料的精度和工件的缺陷。探头的选择有角度大小之分，大角度的探头具有检测范围广的优势，相反，小角度的探头具有精确度高的特点，对于相对较厚的工件适合采用小探头进行检测。TOFD检测技术运用固体中的衍生能量进行检测，把相同频率、尺寸、角度的探头放在焊缝的两端，把探头按照相向对称的位置设置，随着发射探头的纵波从侧面进入检测的部位，检测数据会被记录并保存下来。当检测部位存在缺陷时，探头会接收缺陷部位传来的反射波，然后记录传送时间以及缺陷部位的高度、大小，就可以对缺陷部位进行定量。TOFD技术应用在特种设备中具有以下优势，包括独立的缺陷信号的角度、尺寸的误差不需要依靠信号振幅、精确的尺寸定量，还具有发现任何缺陷产品的能力，以及对检测数据的持久记录。
在TOFD检测中，数据的收集是基础，也是相对比较简单的。相对重要和复杂的技术是对数据的分析。当TOFD检测出缺陷物件时，都可以用相关缺陷的长度、高度等计量单位进行描绘。缺陷的定量包括测长和测高。缺陷的测长与普通的测量有所不同，由于TOFD的图像测量在缺陷测量中是以两端弧形的状态存在的，所以在测量的过程中应采用抛物线与图像弧形相吻合的方法，这种测量方法在平行缺陷物件的长度测量中存在优势，在曲线缺陷长度的测量中存在欠缺精度的弊端。可以根据图像的正负数据进行缺陷高度的测量，一根指针在图像下端显示正方向，另一指针在图像上端显示负方向，此时显示的数值就是我们需要的缺陷高度。运行扫描图像的最短时间的声程来确定缺陷对于中心线的距离，可以得出扫描的精确数据，从而确定缺陷的位置。目前TOFD的检测对于缺陷的定性还有许多不足之处，跟超声波检测技术类似，检测人员不仅需要检测的信号来源，还需要了解更多工件的相关参数。
结语
本文通过对超声导波、TOFD技术的分析和探讨，可得出超声导波和TOFD检测技术在特种设备检测的应用中占据着重要的地位，广泛用于压力管道检测、储罐的检测中，使特种设备的检测更加的高效、快捷，促进特种设备检测技术的发展。
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论文作者:阎定兵,谢莉,陆涛
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/8
标签：导波论文; 缺陷论文; 超声论文; 特种设备论文; 检测技术论文; 管道论文; 数据论文; 《电力设备》2017年第30期论文;