Page 116 - 无损检测2024年第四期

杨 齐,等:
TOFD 检测中的空间分辨力问题及其重要影响

随着技术的发展, 国内外涌现出了不少针对焊 号对应的出现时间( t 2 ) 位于上端信号持续时间之内
缝的 TOFD 检测方法标准及验收标准, 比较有代表 时, 缺陷上端信号和下端信号将发生混叠, 检测人员

性的有 ISO10863 — 2020 《 焊 缝 无 损 检 测 - 超 声 检 无法顺利分辨出缺陷的上下端, 进而无法顺利对缺

测 - 衍射时差法技术》、 ISO15626 — 2018 《 焊缝无损 陷的高度进行分析。

检测 技 术 - 衍 射 时 差 法 技 术 - 验 收 等 级 》、 ASTM

E2373 — 2004 《 超 声 波 衍 射 时 差 技 术 》 、 ASME

BPVCCCBPV — 2015 《 超声检查代替射线照相术

的应用》、 NB / T47013.10 — 2015 《 承压设备无损检

测 第 10 部 分: 衍 射 时 差 法 超 声 检 测 》 、 GB / T

41115 — 2021 《 焊缝无损检测 超声检测 衍射时差技
术( TOFD ) 的应用、 GB / T41116 — 2021 《 焊缝无损

图 1 空间分辨力限制的产生原理示意

检测 衍射时差技术( TOFD )验收等级》等。
由于 TOFD 检测不以缺陷波高作为缺陷大小
然而, ISO 标准及 GB 标准更多表述的是技术
评判的依据, 准确地说, 由于 TOFD 检测时的衍射

本身。 ISO16828 — 2012 和 GB / T23902 — 2021 标

波波幅与缺陷实际尺寸之间不存在相关性, 故不能
准中, 都提到了 TOFD 检测时的上下表面盲区、 空
以缺陷波高作为缺陷大小评判的依据。所以, 目前
间分辨力、 定位误差等问题, 但没有明确其对实际应
使用 TOFD 技术时, 只能采用基于缺陷长度和缺陷

用的影响程度及其补充措施。在ISO10863 — 2020
自身高度的缺陷评定方法。部分 TOFD 验收标准

以及 GB / T41115 — 2021 标准中, 也只对焊缝检测
中的验收要素术表 1 所示, 表中所列数据均为标准
时的通用工艺做了规定, 并未详细明确各工艺条件
中对应的I级验收要求。以ISO15626 — 2018 标准
下 TOFD 技术中检测能力不足的区域。
中的 1 级验收标准为例, 当焊缝母材厚度为 15~

作 为 国 内 影 响 力 较 大 的 行 业 标 准, NB / T 大 于
50mm 时, 如 埋 藏 型 缺 陷 的 自 身 高 度 h 3
47013.10 — 2015 标准中详细描述了 TOFD 检测所 小
3mm , 则该缺陷应予以拒收; 若缺陷自身高度h 1
需达到的最小覆盖范围, 即要求扫查面盲区及底面
于 1 mm , 该 缺 陷 可 以 不 予 考 虑。 我 国 NB / T
盲区均小于 1 mm , 当扫查面盲区不能达到上述要

47013.10 — 2015 标准中也有类似的表述及要求, 但
求时建议辅以超声脉冲反射法予以补充检测; 同时,
增加了累计长度的要求。这就意味着在检测区域
提出了盲区测试试块, 用以判断扫查面盲区的真实
内, 应至少能够在需要关注的区域准确测量出自身
范围, 增 加 了 TOFD 检 测 方 法 的 实 用 性 及 可 操
高度大于 1mm 的缺陷。换言之, 在检测区域内的
作性。
任何位置, 都应能区分自身高度大于 1 mm 缺陷的

但略有遗憾的是, NB / T47013.10 — 2015 标准
上下端信号。否则, 在分辨力不足的区域, 虽然能发
中未对空间分辨力带来的影响做出进一步的规定。
现缺陷, 却无法对缺陷进行准确测量和判断, 也就无
文章从空间分辨力对缺陷评定的主要影响、 产生原
法按照验收标准对该区域内缺陷进行评定及验收,
因及其影响程度等 3 个方面入手, 证明了空间分辨
从而导致出现无效检测区域。
力与验收标准之间的矛盾, 分析了空间分辨力问题
表 1 不同标准对缺陷自身高度的要求 mm
的普遍性及重要性, 提出了现行标准中相关规定的
允许的最大 需分辨的
一些不足。 标准名称 板厚范围 埋藏缺陷高度 最小缺陷高度

1 TOFD 技术空间分辨力及其影响 ISO15626 15~50 3 1

NB / T47013.10 15~40 4 1

与扫查面盲区类似, 空间分辨力的局限性主要 BSEN15617 15~50 3 1
源于信号的占宽, 不同的是扫查面盲区源于直通波 2 典型设置下的空间分辨力限制区域分析
信号的占宽, 而空间分辨力的局限性主要源于缺陷
上端信号的占宽, 空间分辨力限制的产生原理如图 由于 TOFD 图像在深度方向上与时间轴的非

, , 分别为直通波、 缺陷上端点、 线性关系, TOFD 检测时的空间分辨力也受到缺陷
1 所示( 图中t 0 t 1 t 2
缺陷下端点信号出现时间)。图 1 中, 当缺陷下端信 位置的影响。在探头中心距( P CS ) 相同的情况下,
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2024 年 第 46 卷 第 4 期

无损检测