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[摘 要]超声TOFD法具有着缺陷检出能力强、定位精度高和检测环境安全性高的特点。随着信号处理技术及计算机技术的不断发展，TOFD法已经呈现出了自动化、智能化的发展趋势。本文主要对TOFD法下钢结构焊缝超声无损检测的检测原理、这一检测技术的应用、优势、局限性及发展趋势等问题进行了分析。
[关键词]超声TOFD法；钢结构焊缝；超声无损检测技术
中图分类号：S502 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）26-0046-01
前言
随着现代科学技术的发展，焊接结构已经在压力容器、化工机械和船舶工程领域得到了应用。几何层面的不连续性、力学性能方面的不均衡性及焊接变形残余应力的影响，焊接结构与母材在耐高温型、耐腐蚀性和耐疲劳性等方面存在着一定的差距。焊缝性能异常与缺陷检测是国内外学者所关注的重要内容。超声TOFD法可以建立在缺陷端部所产生的超声波衍射信号的基础之上，自20世纪末以来，这一检测方法已经在核工业、石油化学工业和承压设备制造业等多个领域得到应用。
1、TOFD法下钢结构焊缝超声无损检测的检测原理
钢结构焊接结构件的缺陷是焊接接头质量的重要影响因素。焊接接头的质量事关焊接结构件的安全性。从工艺和结构等方面入手，防治缺陷问题的产生，是提升焊接结构件质量的有效措施[1]。TOFD法下钢结构焊缝超声无损检测技术的应用，可以让人们对缺陷在工件的位置、缺陷的大小和缺陷波的高度等信息进行确定。超声波的衍射原理是TOFD法下钢结构焊缝超声无损检测技术的主要检测原理。超声波衍射原理产生于超声波的衍射现象。从超声波的传播过程来看，在遇到缺陷裂纹以后，超声波在产生普通折射波的同时，也会在缺陷端部形成新的声源，这一声源可以向360°方向产生衍射波，对衍射波作为脉冲发射的传播时间进行测量，可以让人们对衍射波的波源进行确定，并在此基础上确定缺陷端部的深度，衍射波的传播时间差是确定缺陷自身高度的主要依据。
2、TOFD法下钢结构焊缝超声无损检测的应用
2.1 厚壁钢管焊缝超声TOFD技术的应用
厚壁钢管焊缝超声TOFD技术是TOFD法下钢结构焊缝超声无损检测技术的重要组成部分。假设钢板对接焊缝的壁厚为40mm。在超声TOFD技术应用于缺陷检测以后，相关人员首先会利用普通斜探头进行横波检测。超声TOFD法可以对20mm深的刻槽和10mm深的人工腐蚀裂纹进行探测。这一技术的缺陷深度误差在2-3mm之间。
2.2 超声TOFD法在超声相控阵检测技术中的应用
超声TOFD法可以在超声相控阵检测技术中发挥出一定的辅助作用。与之相关的纵波检测技术所使用的入射角角度在70°左右，一发一收但是检测方式可以让操作者对带状图通道中的一些缺陷进行了解（如带状图通道上的层间未熔合问题），也可以让操作者对缺陷的深度进行了解。
3、TOFD法下钢结构焊接超声无损检测技术的优势与局限性
3.1 TOFD法下钢结构焊接超声无损检测技术的优势
在危害性较大的面积性缺陷和尺寸超标缺陷的检测过程中，TOFD法下钢结构焊接超声无损检测技术可以表现出可靠性高的特点。这一检测技术在深厚间隙焊缝检测领域的应用，可以让垂直方向上缺陷的检出效率得到提升。
在缺陷的定量、检出环节，声束角度、探测方向、缺陷表面的粗糙度和滩头压力等因素并不会给缺陷长度、高度的检测结果带来不利影响。人们也可以在TOFD法应用以后，获得焊缝长度和宽度方向的断面透视图像。这一技术在得到研究改进以后，可以逐步取代射线检测技术。从TOFD法在钢结构焊接超声无损检测领域的应用问题的研究现状来看，一些学者对超声Δ法与TOFD法在薄壁电子束焊缝上的检测结果进行了比较分析，根据二者之间的比较分析结果，相比于TOFD法，超声Δ法并不能对缺陷的高度进行准确定量。
3.2 TOFD法下钢结构焊接超声无损检测技术的局限性
从TOFD法的实际应用情况来看，在靠近内外表面的一定范围内，TOFD法存在有一定的测量盲区。针对人为因素对缺陷测量过程的影响，人们还需要对其他无损检测技术进行应用。TOFD法的信号处理功能与成像性能的优化，可以让这一技术的缺陷定性准确性得到提升。
4、TOFD法下钢结构焊缝超声无损检测的发展趋势
TOFD法在国外的起步较早，。计算机技术的和制造技术的快速发展，已经让这一技术在焊接结构领域得到了充分应用。这一检测技术在结构件焊接技术的实时监测领域具有着一定的优势。现阶段TOFD法相关理论及检测仪器的研发工作仍处于起步阶段，随着信号处理技术及计算机技术的不断发展，TOFD法已经呈现出了自动化、智能化的发展趋势。
4.1 自动化趋势
高效化快速化的自动化超声技术的构建，是人們在超声检测技术领域所关注的重要问题。现阶段自动超声检测技术已经可以在排除人为因素干扰的基础上，为检测结果的科学性提供保证，随着自动化技术的不断发展，高精度化、易于操作的扫描检测装置的研发工作已经得到了学术界的关注[2]。
4.2 智能化趋势
焊接结构评价的提升，焊接结构在进行检测时的要求得到了提升。在焊接结构检测层面，人们不仅需要了解焊接结构是否存在缺陷，也需要对缺陷的尺寸和性质进行了解。TOFD法下钢结构焊缝超声无损检测的智能化发展趋势可以为断裂力学计算评估研究提供一定的理论依据。随着电子产业的不断发展，现代数字信号处理方法和信号处理模式已经在超声无损检测领域得到了应用。超声TOFD法与断裂力学之间的结合，可以让人们对结构件的强度和剩余寿命进行评估。
结论
TOFD法下钢结构焊缝超声无损检测技术的应用，可以让人们对缺陷在工件的位置、缺陷的大小和缺陷波的高度等信息进行确定。现阶段自动超声检测技术已经可以在排除人为因素干扰的基础上，为检测结果的科学性提供保证，随着自动化技术的不断发展，高精度化、易于操作的扫描检测装置的研发工作已经得到了学术界的关注。可以说，TOFD法下钢结构焊缝超声无损检测技术在未来具有着较为广阔的应用前景。
参考文献
[1] 史亦韦，王乃波，卢超.超声Δ法与TOFD法在薄壁电子束焊缝上的检测结果对比分析[J].材料工程，2012（02）：20-24.
[2] 白艳，邢涛.焊接结构超声TOFD法的研究现状及展望[J].森林工程，2010，26（05）：32-36.
[关键词]超声TOFD法；钢结构焊缝；超声无损检测技术
中图分类号：S502 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）26-0046-01
前言
随着现代科学技术的发展，焊接结构已经在压力容器、化工机械和船舶工程领域得到了应用。几何层面的不连续性、力学性能方面的不均衡性及焊接变形残余应力的影响，焊接结构与母材在耐高温型、耐腐蚀性和耐疲劳性等方面存在着一定的差距。焊缝性能异常与缺陷检测是国内外学者所关注的重要内容。超声TOFD法可以建立在缺陷端部所产生的超声波衍射信号的基础之上，自20世纪末以来，这一检测方法已经在核工业、石油化学工业和承压设备制造业等多个领域得到应用。
1、TOFD法下钢结构焊缝超声无损检测的检测原理
钢结构焊接结构件的缺陷是焊接接头质量的重要影响因素。焊接接头的质量事关焊接结构件的安全性。从工艺和结构等方面入手，防治缺陷问题的产生，是提升焊接结构件质量的有效措施[1]。TOFD法下钢结构焊缝超声无损检测技术的应用，可以让人们对缺陷在工件的位置、缺陷的大小和缺陷波的高度等信息进行确定。超声波的衍射原理是TOFD法下钢结构焊缝超声无损检测技术的主要检测原理。超声波衍射原理产生于超声波的衍射现象。从超声波的传播过程来看，在遇到缺陷裂纹以后，超声波在产生普通折射波的同时，也会在缺陷端部形成新的声源，这一声源可以向360°方向产生衍射波，对衍射波作为脉冲发射的传播时间进行测量，可以让人们对衍射波的波源进行确定，并在此基础上确定缺陷端部的深度，衍射波的传播时间差是确定缺陷自身高度的主要依据。
2、TOFD法下钢结构焊缝超声无损检测的应用
2.1 厚壁钢管焊缝超声TOFD技术的应用
厚壁钢管焊缝超声TOFD技术是TOFD法下钢结构焊缝超声无损检测技术的重要组成部分。假设钢板对接焊缝的壁厚为40mm。在超声TOFD技术应用于缺陷检测以后，相关人员首先会利用普通斜探头进行横波检测。超声TOFD法可以对20mm深的刻槽和10mm深的人工腐蚀裂纹进行探测。这一技术的缺陷深度误差在2-3mm之间。
2.2 超声TOFD法在超声相控阵检测技术中的应用
超声TOFD法可以在超声相控阵检测技术中发挥出一定的辅助作用。与之相关的纵波检测技术所使用的入射角角度在70°左右，一发一收但是检测方式可以让操作者对带状图通道中的一些缺陷进行了解（如带状图通道上的层间未熔合问题），也可以让操作者对缺陷的深度进行了解。
3、TOFD法下钢结构焊接超声无损检测技术的优势与局限性
3.1 TOFD法下钢结构焊接超声无损检测技术的优势
在危害性较大的面积性缺陷和尺寸超标缺陷的检测过程中，TOFD法下钢结构焊接超声无损检测技术可以表现出可靠性高的特点。这一检测技术在深厚间隙焊缝检测领域的应用，可以让垂直方向上缺陷的检出效率得到提升。
在缺陷的定量、检出环节，声束角度、探测方向、缺陷表面的粗糙度和滩头压力等因素并不会给缺陷长度、高度的检测结果带来不利影响。人们也可以在TOFD法应用以后，获得焊缝长度和宽度方向的断面透视图像。这一技术在得到研究改进以后，可以逐步取代射线检测技术。从TOFD法在钢结构焊接超声无损检测领域的应用问题的研究现状来看，一些学者对超声Δ法与TOFD法在薄壁电子束焊缝上的检测结果进行了比较分析，根据二者之间的比较分析结果，相比于TOFD法，超声Δ法并不能对缺陷的高度进行准确定量。
3.2 TOFD法下钢结构焊接超声无损检测技术的局限性
从TOFD法的实际应用情况来看，在靠近内外表面的一定范围内，TOFD法存在有一定的测量盲区。针对人为因素对缺陷测量过程的影响，人们还需要对其他无损检测技术进行应用。TOFD法的信号处理功能与成像性能的优化，可以让这一技术的缺陷定性准确性得到提升。
4、TOFD法下钢结构焊缝超声无损检测的发展趋势
TOFD法在国外的起步较早，。计算机技术的和制造技术的快速发展，已经让这一技术在焊接结构领域得到了充分应用。这一检测技术在结构件焊接技术的实时监测领域具有着一定的优势。现阶段TOFD法相关理论及检测仪器的研发工作仍处于起步阶段，随着信号处理技术及计算机技术的不断发展，TOFD法已经呈现出了自动化、智能化的发展趋势。
4.1 自动化趋势
高效化快速化的自动化超声技术的构建，是人們在超声检测技术领域所关注的重要问题。现阶段自动超声检测技术已经可以在排除人为因素干扰的基础上，为检测结果的科学性提供保证，随着自动化技术的不断发展，高精度化、易于操作的扫描检测装置的研发工作已经得到了学术界的关注[2]。
4.2 智能化趋势
焊接结构评价的提升，焊接结构在进行检测时的要求得到了提升。在焊接结构检测层面，人们不仅需要了解焊接结构是否存在缺陷，也需要对缺陷的尺寸和性质进行了解。TOFD法下钢结构焊缝超声无损检测的智能化发展趋势可以为断裂力学计算评估研究提供一定的理论依据。随着电子产业的不断发展，现代数字信号处理方法和信号处理模式已经在超声无损检测领域得到了应用。超声TOFD法与断裂力学之间的结合，可以让人们对结构件的强度和剩余寿命进行评估。
结论
TOFD法下钢结构焊缝超声无损检测技术的应用，可以让人们对缺陷在工件的位置、缺陷的大小和缺陷波的高度等信息进行确定。现阶段自动超声检测技术已经可以在排除人为因素干扰的基础上，为检测结果的科学性提供保证，随着自动化技术的不断发展，高精度化、易于操作的扫描检测装置的研发工作已经得到了学术界的关注。可以说，TOFD法下钢结构焊缝超声无损检测技术在未来具有着较为广阔的应用前景。
参考文献
[1] 史亦韦，王乃波，卢超.超声Δ法与TOFD法在薄壁电子束焊缝上的检测结果对比分析[J].材料工程，2012（02）：20-24.
[2] 白艳，邢涛.焊接结构超声TOFD法的研究现状及展望[J].森林工程，2010，26（05）：32-36.