锅筒作为电站锅炉核心部件之一,不断承受着较为复杂的应力,各种交变应力对锅筒质量提出了严苛的要求,现实中,因锅筒的造价极高、体积十分庞大、吊装过程相当困难等因素,锅筒一旦安装后,基本上不再进行更换,直到它退役;因此就要求锅筒在服役期间尽可能不出现损坏或失效,否则,一旦损坏或失效,一连串恶性事故将发生,给我国社会经济造成巨大损失。如何适应新时代的要求,改进现有对锅筒焊缝质量检测的方法显得十分必要,尤其是对不等厚锅筒焊缝,传统的检验方法大多数采用常规A型超声波检测,不仅花费时间长,影响电厂经济效益,更主要的弊端是因不等厚结构的限制,存在检验盲区甚至无法检测的问题,以及对缺陷的定性比较难,缺陷的检出率并不高。超声波时差衍射法在欧、美、日等发达国家已广泛使用,近些年才引入我国,目前,国内知名专业性刊物上公开发表的论文,大多数是对超声波时差衍射检测技术在锅筒制造阶段的应用,而对TOFD在在役期间的不等厚锅筒实际检测应用的文章很少。为此,本文主要针对以下内容进行研究:(1)研究不等厚锅筒焊缝等非规则几何形状大厚壁工件的TOFD检测机理,力求提取新的与特征结构相关的参考回波,据此实现缺陷的定位和定量表征。(2)研究超声波时差衍射检测的机理和一般原则,明确TOFD检测的关键参数,阐述检测工艺和误差分析;设计加工对比试块、焊缝模拟试块和盲区试块,利用TOFD检测仪对这些试块进行缺陷检测,并对采集到的实验数据进行分析,进一步研究探头频率、角度、晶片尺寸以及探头间距等参数对TOFD检测效果的影响规律。(3)利用有限元分析方法,建立特别结构工件数值计算模型。利用有限元方法分析TOFD探头脉冲在工件中的反射、衍射与波形转换现象。利用FEM方法对锅筒筒体与球形封头不等厚对接、不等厚板对接焊缝以及较厚工件的声场传播进行模拟,以对不等厚工件中TOFD脉冲传播机理进行深入分析和研究。(4)结合某大型火力发电厂检修期间,采用TOFD技术对其锅筒进行检测应用。