TOFD检测中横向裂纹的判定

张智伟郑其海柳雪飞

（1.宁波市镇海甬安无损检测工程有限公司 宁波 315207）

（2.镇海石化建安工程有限公司 宁波 315207）

TOFD检测中横向裂纹的判定

张智伟1郑其海1柳雪飞2

（1.宁波市镇海甬安无损检测工程有限公司 宁波 315207）

（2.镇海石化建安工程有限公司 宁波 315207）

通过大量的TOFD检测案例研究，发现了几种具有共性，非常容易引起误判的横向裂纹图谱。结合超声检测和实际解剖验证，得出横向裂纹图谱特征和判定方法，可以有效的防止实际检测中缺陷误判。

TOFD检测 横向裂纹图谱 超声检测

随着我国经济的发展，国内大型石油化工企业的兴建，设备的运行参数越来越高，致使制造的设备的厚度、强度和质量要求逐步提高。随着人们对质量、安全、环保等意识的不断增强，焊缝质量的可靠性尤为重要。TOFD检测结果的评定还需要进一步的研究，才能准确的对缺陷进行定性。在设备制造和安装过程中，通过对大量的实际检测图谱分析及缺陷的解剖验证，总结了具有规律的横向裂纹图谱的特征，降低了TOFD检测结果的误判几率。

1 TOFD检测图谱

TOFD技术把一系列A扫数据组合，通过信号处理转换为TOFD图像。TOFD图谱一般上由A扫和D扫或者B扫组成，在图谱中每个独立的A扫信号成图谱中很窄的一行，通常一幅TOFD图像包含了数百个A扫信号。A扫信号的幅度在图谱中上以灰度明暗显示的。通过灰度等级表现出幅度大小[1]，如图1所示。

图1 TOFD检测图谱

TOFD检测横向裂纹图谱类似于点状缺陷图谱，TOFD检测非平行扫查典型图谱一般显示为一组典型的双曲线。通常，采用TOFD检测非平行扫查很难将横向裂纹图谱与近表面气孔的图谱显示区分开来。典型的横向裂纹图谱见图2[2]。

图2 典型的TOFD检测横向裂纹图谱

2 设备制造和安装过程中的横向裂纹图谱示例

本文引用的TOFD图谱都上采用ISONIC-2007的检测仪器采集的数据，在众多图谱中进行对比分析，发现了具有一定规律性的图谱，结合超声检测和解剖验证，发现该类图谱为横向裂纹图谱。下面通过例子说明横向裂纹图谱：

1）某厂制造的厚壁压力容器对接环向焊缝检测中发现的横向裂纹图谱。

主体材质：Q345R，规格为T=70mm，坡口型式为U型，焊接方法：SAW；扫查方式：非平行扫查；探头规格：5MHzφ6；楔块角度45°；聚焦深度为70mm；探头间距：140 mm；本次检测仪器设置采用的上企业标准（行业标准NB/T 47013.10—2010还未颁布实施），发现的横向裂纹图谱如图3所示。

图3 横向裂纹图谱1

2）某厂制造的压力容器对接环向焊缝检测中发现的横向裂纹图谱。

主体材质：Q345R，规格为T=34mm，坡口型式为X型，焊接方法：SAW；扫查方式：非平行扫查；探头规格：5MHzφ6；聚焦深度为23mm；楔块角度60°；探头间距：79mm；发现的横向裂纹图谱如图4所示。

图4 横向裂纹图谱2

3）某厂制造的厚壁压力容器封头拼缝检测中发现的横向裂纹图谱。

主体材质：09MnNiDR，规格为T=66mm，坡口型式为X型，焊接方法：SAW；扫查方式：非平行扫查；探头规格：5MHzφ6；聚焦深度为66mm；楔块角度45°；探头间距：132mm；本次检测仪器设置采用的上企业标准（行业标准NB/T 47013.10—2010还未颁布实施），发现的横向裂纹图谱如图5所示。

图5 横向裂纹图谱3

3 TOFD检测图谱比较和解剖结果

在实际检测中对大量TOFD检测图谱进行了比较，并对图谱中的超标缺陷进行现场解剖验证，发现4台容器的9条对接焊缝的37个TOFD检测图谱存在共性，图谱中的缺陷特征比较相似，与典型的横向裂纹缺陷图谱不同。在对这4台容器的9条对接焊缝TOFD检测图谱进行解剖前，都采用了A型脉冲反射式超声检测仪器进行检测，缺陷回波信号比较低并且较杂，按照JB/T 4730.3—2005评定满足Ⅰ级合格要求。经过解剖发现都上比较细小的横向裂纹，并且裂纹都分布在坡口面上。解剖后的缺陷如图6至图8所示。

图6

图7

图8

4 横向裂纹的图谱特征

1）TOFD检测中出现的横向裂纹与焊缝母材的材质及规格无关。

2）横向裂纹图谱与点状缺陷图谱不同，点状缺陷图谱的弧形抛物线两端较短并且黑白灰度较分明，横向裂纹图谱的弧形抛物线两端较长并且黑白灰度不明显。

3）用A型脉冲反射法超声检测时，缺陷回波较低并且有一定的宽度。

5 横向裂纹形成原因

1）焊接材料使用不当，TOFD检测时可能产生横向裂纹图谱。

2）焊接环境如果较潮湿，在焊接前没有按照材料的焊接性进行焊前预热或者焊接过程中未按要求保持一定的层间温度。

3）焊后应进行消氢处理的未进行消氢处理。

6 横向裂纹图谱的判定

为了更加有效的分辨现场检测中出现的横向裂纹图谱，经过与现场解剖对比发现，该类图谱可以通过以下几种方法进行有效判定。

1）用A型脉冲反射法超声检测，观察缺陷回波上否具有回波较低并且有一定的宽度的特征。

2）观察图谱中的缺陷上否具有弧形抛物线两端较长且黑白灰度不明显。

3）可以采用45°斜向扫查的扫查架进行TOFD检测，观察缺陷上否具有一定的长度。

4）如果焊缝余高已磨平，可以通过采用垂直焊缝进行TOFD非平行扫查，来观察缺陷上否具有一定的长度。

5）如果还有怀疑，可以对图谱中缺陷显示最明显的部位做少许的解剖验证。在解剖验证过程中，首先采用碳弧气刨对缺陷部位进行解剖，当气刨深度距离缺陷深度还差3～5mm时，要改用磨光机进行一点一点的打磨，并进行渗透检测，由于这种横向裂纹缺陷都较细小，不容易被发现。对该类缺陷进行解剖时一定要有耐心。

7 结束语

TOFD检测中会出现一些不具有常规横向裂纹特征的图谱，容易引起误判。经解剖、对比、分析和验证，得出此类图谱的特征、产生原因及判定方法，可以防止误判，从而大大减少了TOFD检测中认为因素对结果的影响。

[1] 强天鹏．衍射时差法（TOFD）超声检测技术［M］．2011：17．

[2] ASME BPVC Section V，2015 Addend，Article 4 Ultrasonic Examination Methods for Welds[S]．

Determination of Transverse Crack in TOFD Testing

Zhang Zhiwei1Zheng Qihai1Liu Xuefei2
(1. Ningbo City Zhenhai Yong An NDT engineering Co., Ltd. Ningbo 315207)
(2. Zhenhai Petrochemical Jianan Engineering Co., Ltd Ningbo 315207)

Through a lot of TOFD testing case study, several transverse crack maps with general characters are found, which are very easy to cause misjudgment. Combining ultrasonic testing and the actual verifcation, the transverse crack map feature and decision method is concluded, which can effectively prevent the defect misjudgment in practical detection.

TOFD testing Transverse cracks map Ultrasonic testing

X924

B

1673-257X(2017)02-0036-03

10.3969/j.issn.1673-257X.2017.02.010

张智伟(1982～)，男，本科，工程师，从事无损检测研究及应用工作。

2016-08-05）