导读

在无损检测方法中，大尺寸钢板对接焊道常以超声波检测(UT)与射线检测(RT)作为焊接后检查方法，用以确认被检物内部是否有瑕疵存在。

而辐射照相对于较厚工件需要较长时间底片显影，超声波检测对较厚工件需要更多不同角度探头进行多次扫描，方得以完成检测作业。

这将导致检测作业时间冗长、效率低。

TOFD为超声波衍射时差法之英文简称(Time Of Flight Diffraction, TOFD)，利用双超声波探头置于焊道左右两侧，激发与接收之超声波反射、绕射与波式转换等讯号后，以2D图面方式呈现瑕疵类型与位置，可解决传统式超声波焊道检测之多角度与扫描次数的需求，与改善大尺寸钢板射线照相检测作业时间过长与辐射安全问题。

有利于检测人员与焊工实时评估瑕疵类形、位置与尺寸，作为立即性焊道铲修或复检的依据。

1.TOFD检测原理

TOFD 为超声波衍射时差法(Time Of Flight Diffraction, TOFD)简称。

TOFD以投捕法技术，于焊道或工件两侧摆放超音波探头，使用斜束超音波入射超音波，使其产生波式转换，形成入射波与表面波。

当工件内部无瑕疵时，超音波传递过程中不受干扰，入射超声波经传递与反射得以完整接收讯号，故于显示器上仅可观察到工件表面、工件背面反射回波讯号，此两回波又称侧通波(Lateral wave,LW)与底面回波(Backwall wave,BW)。

当工件内部有缺陷时，缺陷造成超音波干扰，除了侧通波与底面回波之外，亦形成上、下尖端绕射回波或反射回波，其位置通常出现于侧通波与底面回波之间，可视为瑕疵回波。

TOFD讯号由单一超声波讯号以A-Scan方式呈现，即以振幅- 时间方式表示，横轴代表超音波传递距离、纵轴代表回波振幅强度(图1)。

图1. (a)TOFD探头摆放位置与超音波传递方式、(b)A-scan讯号呈现。

TOFD将每单一超声波讯号进行讯号转换，当振幅大于0值以白色代表、小于0值以黑色代表、等于0值以灰色代表。

累积每笔超声波讯号以2D方式显示于检测仪上，以扫描方向-深度显示(B-Scan)，可呈现工件内部检测结果，故可使检测人员或焊道铲修人员让容易了解瑕疵位置(图2)。

图2.(a)TOFD于焊道上扫描示意图

图2.(b)TOFD转换为B-Scan扫描方式

2.实际应用

执行检测前，将TOFD仪器进行设定与校正，确认探头位置、灵敏度、扫描仪滚动符合检测程序。

以检测厚度80㎜对接钢板为例，于健全部进行校正后，进行焊道检测(图3)。

将检测结果进行分析，可于(图4)中A-Scan与B-Scan上清楚辨识出焊道近中间处之不连续点状夹渣缺陷。

图3. (a)炉壳健全部校正

图3.(b)执行焊道检测。

图4. (不连续点状显示)80㎜对接钢板焊接TOFD检测结果

3.结论

将TOFD与传统式超声波检测相比，TOFD可于厚板焊道上一次完成传统式超声波所需多种角度之检测，检测结果直接形成2D影像方式，其效果如射线检测(RT)，可进一步提供检测位置与瑕疵深度，供焊工评估进行铲修，缩短工作时间。