Дифракционно-временной метод (TOFD)

Более высокая потребность в проведении точных измерений размеров дефектов непосредственно в конструкции, чем имеющаяся в распоряжении для традиционного ультразвукового метода стала очевидной в 1960-х, особенно в атомной и химической отраслях промышленности. При обнаружении дефектов на таких объектах ремонт поврежденных изделий или их участков порой был очень затруднительным или невозможным. В ядерной энергетике часто возникают проблемы с доступом и высоким уровнем радиации. Закрывать или заменять такое предприятие — очень дорого. По этой причине Национальный Центр неразрушающего контроля в Харуэлле (затем часть Управления по атомной энергии Великобритании — UKAEA) обратился к доктору Морису Силку (Dr. Maurice Silk) и его коллективу с просьбой отыскать ультразвуковой метод, более точный, чем существующий традиционный эхо-импульсный метод.

В начале 1970-х годов доктор Морис Силк со своим коллективом разработал метод, известный как дифракционно-временной метод (TоFD). ToFD основан на приеме волн, рассеянных на вершинах дефекта. Причем могут излучаться и приниматься как продольные, так и поперечные волны. Главная информационная характеристика – время прихода сигнала. Этот метод также называют времяпролетным в дословном переводе английского названия Time of Flight Diffraction (ToFD). Появление данного метода вводит новые понятия. Например, боковая продольная волна (lateral wave) – это продольная волна, которая распространяется прямолинейно от излучателя до приемника в конфигурации ToFD.

В течение многих лет TоFD оставался в значительной степени лабораторным инструментом, но реализация его была важна и было предложено проведение контроля PWR Реактора в Великобритании в начале 1980-х, с той целью доказать, что это самый лучший метод контроля ультразвуковой дефектоскопии для сосудов высокого давления и других основных компонентов реактора. Феномен дифракции на краях дефекта – это очередная техника проведения контроля в программе общей акустики с использованием ультразвуковых частот. Метод ToFD основан на использовании двух ПЭП, работающих в раздельном режиме. ToFD обнаруживает и регистрирует как дифракционные сигналы от границ, так и отраженные сигналы от дефекта, при этом происходит определение местоположения и размеров дефекта.

Отображение A-развертки и представление D-развертки делают картину образов дифракционных сигналов более ясной. В такой ситуации очень важна функция усреднения сигналов. Эта функция улучшает отношение сигнал-шум. И это еще одна из причин, по которой реализовать TоFD с использованием аналогового дефектоскопа невозможно, так как на таком дефектоскопе доступна только одна единственная A-развертка. Метод TоFD стал более общепризнанным и используемым во второй половине 1980-х после появления мощных портативных компьютеров. С начала 2000 года благодаря своим преимуществам по отношению к традиционному методу ультразвукового контроля становится лидирующим как в Европе, так и в Америке. Технология ToFD позволяет проводить контроль изделий толщиной от 6 мм и более. Метод ToFD полностью не заменяет традиционный ультразвуковой метод, но делает его вспомогательным или дублирующим.

Наиболее существенные ToFD отличия от стандартного эхо-импульсного метода:

• возможность достижения более высокой точности при проведении измерений, как правило, ±1мм, а при повторном обследовании ±0,3 мм;
• почти полная независимость вероятности обнаружения дефекта от его углового положения;
• калибровка основана на времени прохождения пути дифракционных сигналов и не зависит от амплитуды сигнала;
• высокая производительность контроля, так как сканирование проводится вдоль одной линии с контролем всего объема шва;
• документирование и хранение результатов контроля;
• полная воспроизводимость результатов контроля;
• измерение величины эрозии металла обратной поверхности;
• замена радиационных методов НК на ToFD + фазированные решетки.