2007年，国内承压设备对接接头采用超声TOFD技术进行检测的单位和工程已日见增多。在这方面，可供借鉴的方法标准除英BS7706，欧ENV 583-6，CEN/TS 14751，美ASTM E2373，日NDIS 2423外，还有2007年7月发布的ASME第Ⅴ卷第四章《焊缝超声检测》强制性附录Ⅲ（TOFD操作要领）和非强制性附录N（TOFD图像识别）。但涉及TOFD检测验收标准的仅两个：欧NEN 1822和美ASME规范案例2235-9。鉴于承压设备推行TOFD技术的重要性和紧迫性，这里试对ASME最新规范案例2235-9作一简介和浅评，以抛砖引玉。
     该规范案例一开始就亮出问题：按ASME第Ⅰ卷（动力锅炉）PW-11，第Ⅷ卷（压力容器）第1册UW-11（a），第Ⅷ卷第2册表AF-241.1，以及第Ⅻ卷（移动式压力容器）TE-230.1之要求进行射线照相，在什么情况下可采用超声检测取代射线照相？有何限制性条件？
     ASME锅炉压力容器标准化委员会的回答是：凡材料厚度≥13mm的压力容器和动力锅炉，只要满足以下所有条件（10项），均可采用超声检测（UT）方法取代射线照相（RT）方法[1]。

1 检测范围
     材料厚度t＞200mm时，超声检测区域应包括焊缝体积加焊缝两侧宽度各为50mm的区域；t≤200mm时，超声检测区域应包括焊缝体积加焊缝两侧宽度各为25mm或t（取两者中较小值）的区域。检测体积也可减小为焊缝体积加焊缝两侧宽度各为实际热影响区（HAZ）再加6mm宽的母材区，但要满足以下两点要求：① 焊缝热影响区要在焊接工艺评定过程中进行测量并记录；② 超声探头定位和扫查装置要对照工件表面设置的参考标记（用油漆或低应力钢印在焊缝附近设定）来控制，以确保实际热影响区加6mm宽的母材区能被检测到。
     本规范案例对焊接接头的超声检测体积范围沿袭了手工超声检测要求，但对焊缝两侧应检热影响区宽度特别提出了两种界定方法。为保证TOFD探头对的移动范围满足超声波束对检测体积的全覆盖要求，探头扫查区域应作一定表面制备。

2 检测方案
     施探前，应编制检测方案（ “Examination strategy ”或“ Scan plan” ）。检测方案中应图示探头的放置和移动方向及检测范围，以提供焊缝验收标准化而有重复性的一套方法。检测方案也应包括所用超声波束角度、波束相对于焊缝中心线的方向，以及每条焊缝所涉及的检测体积（长×宽×高）。书面检测方案应按需供给业主或用户。
这里的“检测方案”和下一节“工艺规程”所涉及的内容，国内通常将与之相关的关键性技术参数“聚焦”在UT专用工艺卡中。与常规手工UT一样，工艺卡中要有试件探头布置、探头移动方向和检测范围示图，包括焊接接头纵向缺陷和横向缺陷的探测布置。对纵向缺陷，要考虑坡口熔合面缺陷的探测布置：除中心扫查外，还应附加两次偏心扫查。对近表面和近底面缺陷，要考虑采用相控阵探头或常规脉冲回波探头作补充检测。对横向缺陷，要求焊缝余高磨平。具体参数的设定可参阅ASME 第Ⅴ卷《无损检测》第四章强制性附录Ⅲ（TOFD操作要领）[2]。

3 工艺规程
     超声检测应按检测工艺规程进行，工艺规程应符合ASME第Ⅴ卷第四章的要求。该规程应在评定试块（Qualification Block）上，经操作演示认可。评定试块应为焊接试块或热等压试块，试块中应至少设置三个缺陷，其方向模拟平行于焊缝熔合线的缺陷。缺陷制作要求如下：
     ⑴一个表面缺陷，设在代表容器外表面的试块一侧；
     ⑵另一个表面缺陷，设在代表容器内表面的试块另一侧；
     ⑶一个内部缺陷；
     ⑷若超声检测过程中，试块能翻转，则一个表面缺陷可代表容器外表面，也可代表容器内表面。因此可只要求设置两个缺陷。
按检测材料厚度，缺陷尺寸应不大于表1、表2 或表3所示数值。操作特性符合要求与否，要确认最大容许缺陷或其他重要缺陷的回波幅度超过参考水平。对不是用波幅记录水平的检测技术（如TOFD等），操作特性也可根据所有记录长度的成像缺陷（包括最大容许缺陷），其指示长度是否等于或大于评定试块中缺陷实际长度来界定。
     相控阵扇形扫查（S扫查）可用于焊缝检验，只要按本节所述验证满足要求。S扫查能从一个发射点，产生扇形波束，部分或全部覆盖焊缝，这取决于换能器尺寸、焊接接头几何形状尺寸，以及截面厚度。S扫查对横孔检出性甚好（因横孔反射无方向性），但超声波束仍有可能漏检平面状缺陷（如未熔合和裂纹），特别是对厚截面。因此，对厚度大于25mm的工件，推荐用多路声线扇形扫查。验证试块中应设置足够的缺陷数，以确保对整个焊缝体积进行检测。
     对UT工艺规程或工艺卡中指定的技术主参数（即ASME第Ⅴ卷第四章正文和附录中提到的15个通用性量化主变素和6个专用性量化主变素），要求在UT评定试快上进行校验验证。这是实施TOFD 检测不可逾越的一个重要环节。评定试块有两种：特意在一定位置设制一定尺寸焊接缺陷（如裂纹、未焊透、未熔合等）的焊接试板；表面设有深、宽、长一定的线切槽，内部不同位置（1/4t、1/2t、3/4t）钻有同直径横孔的机加工试块[2]。
UT工艺规程或工艺卡中要指明灵敏度调整方法。TOFD不是基于波幅法的探伤和定量技术，但仍需足够灵敏度，以保证缺陷图像能在D扫描或B扫描显示上看到。通常用一个TOFD探头对，只要将直通波波幅调到40%～90% 满屏高，就可获得足够灵敏度。TOFD灵敏度一般采用横孔衍射来评价。至少应使用两个横孔校准灵敏度和覆盖范围。t＜75mm，只用两个横孔时，两横孔深度位置应分别为25%t和75%t；t ≥ 75mm时，横孔深度位置应分别为分区厚度的25%和75%。注意，对薄区可能无法识别深度位置为25%t的衍射体，此时可用深度位置为75%t的衍射体调节灵敏度。用两个或两个以上TOFD探头对检测厚截面时，可使用多通道设备。只能单通道检测时，可用TOFD探头对依次扫查来完成多道分层扫查。
     用参考试块横孔调整灵敏度时，应将两横孔衍射波中较弱的信号幅度调为80%满屏高，以此作为“基准灵敏度”。对厚截面进行分层检测时，应通过检出相邻区中距离最近的横孔，来验证声束对被检体积范围的覆盖性。对粗晶材料中的弱信号或难以分辨的信号，可用信号平均法或数字信号处理来提高其检测灵敏度。对近表面缺陷信号，可用高频探头、小PCS（探头对间距）、直通波平整或相减算法来提高其检测灵敏度。对平整和信号减法等用数字信号处理进行信号增强的方法，只可用于已采集和存储的原始数据。信号平均法可用于原始数据采集期间。检测和定量能力经强化的数字信号处理结果，也可存储，但不得取代原始数据。
     作TOFD评定试块和灵敏度调整用的参考试块图样见本文附录[3]。

4 设备系统
     进行超声检测的装置应使用有数据采集自动化功能的计算机。应先用直探头按ASME第Ⅴ卷第四章T-472之要求，对原材料进行纵波检测，以检出有可能妨碍斜探头检测的缺陷。该检测可用手动法进行，可作为预制造过程的一部分，也可在自动UT检测过程中进行，只要这些反射体的检出得以验证（见上述第3节）。
     数据记录应取未经处理的形式。记录的数据设置对被检体积中接收的回波应不用闸门、滤波、或门限。
TOFD检测系统组成最低要求见图1。

图1 TOFD 系统组成最低要求
     本规范案例强调承压设备焊接接头的检测应采用有计算机自动采集数据功能的TOFD和相控阵检测系统。TOFD检测系统应提供超声信号发射、接收、存储、显示和分析手段，能使发射和接收探头保持一定间距，保证探头移动跟踪编码，探头相对于焊缝中心线的位置误差不超过预定值。检测系统应满足以下最低技术要求：
     （1）电子仪器：① 仪器应有调整扫描参数和信号分析用的线性“A”扫描显示。对数字仪器可用其他方法校验波幅和时基线性。② 脉冲发生器可通过音频脉冲群、单极或双极方波提供激发电压。脉冲宽度应可调，以优化脉冲幅度和持续时间。③ 超声接收器带宽至少应等于标称探头频率，探头-6dB带宽不超出接收器-6dB带宽。④ 接收器增益控制器应能以≤1dB的增量调节信号幅度。因衍射信号幅度比脉冲回波法低得多，系统中须安装前置放大器。⑤ 波形模数变换采样率至少应为探头标称频率的4倍。数字信号处理在原始数据上进行时，采样率应提高到至少为探头频率的8倍。
     （2）数据显示和记录：① TOFD 用的数据显示应使操作者能观测非检波A扫描显示，能确定A显示时基范围的闸门始点和宽度。② 数据采集设备应能将所有进入闸门的A显示存储到磁盘或光盘上。TOFD设备要有计算机软件，以供采集波形作B扫描显示。B显示至少应有64灰度级或彩色级。（仅存储B显示图像而无作为基础的A扫描波形，不是合格的数据记录形式！）③ TOFD 显示用计算机软件应有光标线性化和波形时基算法，以对缺陷显示测深定高。④ 除存储包括幅度和时基细节的波形数据外，TOFD设备还应能存储指示相邻波形位置即编码位置的定位信息。
     （3）探头：① 应使用一发一收布置的双探头（即TOFD探头对）。② TOFD探头对的标称频率和换能器尺寸应相同。③ 用峰值回波降20dB测试时，探头脉冲持续时间应不大于2个周期。④ 探头带宽可按ASTM E 1065 附录A1 测定，以此评价接收器带宽要求。⑤ 探头可用聚焦型或非聚焦型。推荐用非聚焦型探头探伤，用聚焦型探头提高定量分辨力。⑥ 探头可为单晶片或相控阵探头。
     （4）扫查机构：① 用机械夹具使探头间距（PCS）保持一定，并保证试件上扫查轴线始终对准，误差符合要求。② 探头移动方式可为电动或手动，但探头机械夹具均需安装与A扫描显示取样同步的编码器。

5 人员资质
     进行UT和评定结果的人员，应按雇主的NDE人员培训、考评和认证实施细则进行。该实施细则应以美无损检测学会文件ASNT SNT-TC-1A或CP-189作为指南。只有Ⅱ级和Ⅲ级人员才可分析检测数据和评定结果。
认证人员的承包人评定记录，应经签字认可，并由其雇主保存。
     此外，获取和分析UT数据的人员，应对所用设备进行过培训，并参与有关验证演示。
     对从事TOFD检测的人员要求首先有UT-Ⅱ级以上资格，其次应通过专项培训能熟练操作TOFD设备，第三要能在设有人工和自然缺陷的试块、试板上进行操作演示，确认规定尺寸的缺陷能被有效检出和定量评价。不可跳过第三步，直接在被检产品上进行TOFD检测！

6 数据分析
6.1 分析标准
     凡超过下列⑴⑵限值的反射体，均应判定其显示是否来自缺陷或几何形状。若反射体判定为缺陷，应按后述缺陷评定和验收标准，进行合格与否的评定。
⑴ 对波幅法，凡信号幅度超过20%基准线的反射体，应对其位置、波幅和范围进行测定。
⑵ 对非波幅法，凡显示长度大于以下a、b或c所示限值的图像，应对其位置和范围进行测定。
a.t≤38mm时， l＞3.8mm的图像；
b.38＜t≤100mm时，l ＞5mm的图像；
c.t＞100 mm时，l ＞0.05t或19mm（取两者中较小值）的图像。
     这里，t：材料公称厚度；l：显示长度。
     对TOFD图像，数据分析前，先要评定数据的采集质量。◎调为40%～90%满屏高的直通波波幅,或相对于基准灵敏度的灵敏度校准,校准时间间隔不大于4h。◎漏扫的数据行要在规定的允许参量范围内。◎要有足够的重叠范围( 如一定长度的焊缝扫查分3路采集扫查，或环焊缝扫查终点位置经过始点 )。最小重叠应为25mm。◎耦合剂流动要正常，信号幅度无损失（直通波、底面回波或晶界噪声均可见，确保波幅降落≯6dB）。
凡质量不合格的扫查，要在修正后重新扫查。
6.2 几何形状显示
     几何形状显示的分类：由表面结构（如焊缝余高或根部几何形状）或材料金属结构的变化（如基材与堆焊层界面）产生的显示，可归入几何形状显示。这分三种情况：a. 无需表征或定量的；b. 无需对照表1、表2或表3（缺陷验收标准）进行评定验收的；c. 最大信号幅度及位置应作出记录的，如内附件，最大波幅200%DAC等。
     几何形状显示的判定步骤：①按检测规程，评判有反射体的区域；② 画图确认反射体的坐标，提供示有反射体位置和表面缺陷（如根部或搪孔等）的截面显示；③查看制造或焊接结构图样。④ 也可采用其他NDE方法或技术，以判别几何形状显示（如改变UT声束角度，采用射线照相等）。
     TOFD图像显示分相关和非相关（包括几何原因）两类显示。相关显示分为表面显示和内部显示。内部缺陷显示又分：点状显示（无可测长度），线状显示（无可测高度），面状显示（有可测高度）。表面缺陷有扫查面开口、底面开口及两面开口的贯穿性缺陷。贯穿性缺陷，会使直通波和底面回波信号伴有两端衍射信号。三种表面缺陷TOFD图谱见图2和图3。
     在TOFD扫查中信号显示的可测精确度，也是系统精确度。它取决于所用设备、被检试件几何形状及接收信号的定时精确度。当有精确度要求时，确定误差的方法由合同双方商定。例如，可用累计误差、误差统计分析、或比照评定试样破坏试验的定位定量统计分析等。有关误差分析细节详见英标BS 7706[4]。
 
图2 扫查面开口和底面开口缺陷显示

图3 贯穿性裂纹的TOFD图谱
注意：有缺陷区直通波和底波信号消失，该区左右出现衍射信号。

7 缺陷定量
      缺陷应按UT工艺规程或工艺卡进行定量，该规程或工艺卡已在类似材料深度对类似缺陷作过定量验证。也可用补充的手工检测法对缺陷定量，只要也按上述要求作了验证评定。缺陷尺寸应套用能完全包罗缺陷区域的矩形确定（图4～图8）：缺陷长度l应取平行于工件承压面的线段；缺陷高度应取垂直于承压面的线段，表面缺陷称为“a” ，内部缺陷称为“2a”（注意：划为表面缺陷的近表面缺陷在板厚方向的高度称为2d，见图4）。

图4 单个缺陷显示：表面缺陷与内部缺陷的区分
     TOFD缺陷测深测高，从原理上讲，是基于声程和其他重要参数值（PCS、壁厚、楔块延迟、被检材料和耦合介质声速）。操作者应利用从D显示提取的A显示相位信息，来评定缺陷埋藏深度和自身高度。缺陷沿长度或宽度方向的位置及参考轴线，应使用编码定位系统确定。用多通道仪器和多对探头同时检测厚截面或提高测量分辨力时，探头之间相对于设置的任何横向偏离均应在再建图像上出现。这是为了保证同一衍射体的的信号显示能符合相同的参考基准（例如，两TOFD探头对若需50mm的间距，则其中一对可作为基准，而另一对需在显示屏再建D显示图像时，对这50mm的位差这进行校正）。在D显示上，评定某一信号最初到达时间（平直部分）通常可改善缺陷测长精度。双曲线拟合算法或合成孔径聚焦法（SAFT）可引入TOFD软件，以辅助对缺陷测长。曲线拟合仅局限于简单的矩形缺陷，而对边缘呈圆形或坡度较大的缺陷，测出长度可能偏短[5]。
     缺陷测深:缺陷上端部离探测面的深度由信号到达时间和设置参数求得。下图（左）示出了缺陷测深原理。时间t是指声波从发射探头到缺陷再到接收探头的总时间，t0是指探头楔块中的传播时间。C指声速，S指沿探测面测出的探头间距PCS之半。此例仅适用于平板缺陷测深。
     缺陷测高：要对缺陷测高，也可用上述公式，求出缺陷下端部深度，而后将上下端部深度相减，即得缺陷高度。原理见下图右。此法也只适用于平板试件缺陷测高
     注：缺陷上下端部信号到达时间须用相关于直通波的适当相位。

     本规范案例对TOFD图像显示采用所谓能包罗缺陷区域的矩形定量评定法。大致分五种情况：① 单个显示（表面和内部显示）；② 多个位于承压面垂直平面内的显示；③ 断续性平行面状缺陷；④ 不在一直线上的共面缺陷；⑤ 多个在一直线上的平面状缺陷。TOFD检测人员应充分熟悉这种缺陷评定的空间模式。

8 缺陷评定和验收标准
     缺陷应按表1、表2或表3进行评定验收，并满足以下要求：
⑴表面缺陷：凡超声检测中判别为表面缺陷的缺陷，可能与表面连接，也可能不与表面连接。因此，如果UT数据分析证明缺陷不与表面连接，就应考虑是与表面连接或表面开口的缺陷，应判以不合格，除非按以下a、b、c所述作了表面检测。若缺陷与表面连接，还可套用上述要求。但对所用方法超过应用制造规范验收标准的缺陷，不包括在内。
     可采用的表面检测技术是：
a. 磁粉检测（MT），按第Ⅷ卷第1分册附录6，第Ⅷ卷第2分册附录9-1，第Ⅰ卷附录A-260或Ⅻ卷附录Ⅴ。
b. 液体渗透检测（PT），按按第Ⅷ卷第1分册附录8，第Ⅷ卷第2分册附录9-2，第Ⅰ卷附录A-270或Ⅻ卷附录Ⅵ。
c. 涡流检测（ET），按本案例补充件。凡表面开口的ET相关显示，无论长短，均不合格。
⑵ 多个缺陷：
a. 断续性缺陷，若相邻缺陷间距≤S，应视为单个平面状缺陷（见图5）。

(a)

(b)
图5 多个缺陷（位于垂直于承压面的平面内）
b. 断续性平行面状缺陷，若相邻平面间距≤13mm，应视为单个平面状缺陷（见图6）。
c. 壁厚方向不在一直线上的间断性共面缺陷，若相邻缺陷间距≤S，应视为单个平面状缺陷（见图7）。

图6 断续性平行面状缺陷


图7 不在一直线上的共面缺陷例（位于垂直于承压面的平面内）
d. 在垂直于试件承压面的两个相隔间距13mm的平行平面（即）内，在壁厚方向共面的间断性缺陷，若缺陷的叠加深度超过图8所示尺寸，应判为不合格。

图8 多个在一直线上的平面状缺陷

【说明】缺陷深度as和ae分别表示标准容许的表面缺陷和内部缺陷尺寸。
注（1）该区示有2个表面缺陷，1个在工件外表面，深为a1；另一个在工件内表面，深为a2：
（a1 + a2）≤ （as+as’）/ 2（在A-A’和B-B’两平面内）。
（2）该区示有2个内部缺陷：
（a1 + a2）≤ （ae+ae’）/ 2（在C-C’和D-D’两平面内）。
（3）该区示有2个表面缺陷和1个内部缺陷：
①（a1 + a3）≤ （as+ae’）/ 2（在E-E’和F-F’两平面内）；
②（a1 + a2）≤ （as+ as’ +ae）/ 3（在F-F’和G-G’两平面内）；
③（a2 + a3）≤ （as’+ae）/ 2（在G-G’和H-H’两平面内）。

表1焊缝缺陷验收标准（1）：13 ≤ t＜25mm

注：① t为焊缝厚度，不包括容许的余高。对对接板厚不同的焊缝，t取其中 较薄板厚。对带填角焊缝的全焊透结构，填角焊缝厚度应包含在t中。
② 近表面缺陷显示离工件近侧表面距离S≤2d时，也应视为表面缺陷。

表2焊缝缺陷验收标准（2）：t = 25～300 mm

表3焊缝缺陷验收标准（3）：t ＞300 mm

【说明】a.对处于中间值的缺陷高长比，a/l允许用线性插值法取值。
b. t：焊缝厚度，不包括允许的余高。对对接板厚不同的焊缝，t指较薄板厚。若全焊透焊缝中有填角焊缝，则填角焊缝厚度应计入t。
c.超声缺陷显示若离工件表面间距s≤d（d：非表面缺陷板厚方向尺寸之半，见图1b），应视为表面缺陷。
⑶ 内部缺陷：缺陷长度l ≯ 4t 。
       对传统的手工UT，ASME 规范只要求对波幅高于评定线即20% DAC（距离波幅校正）曲线的信号进行评析。DAC曲线要根据焊缝厚度，选用适当直径的横孔校准试块来绘制。评析目的是要判断：反射体究竟是平面状（裂纹、未熔合或未焊透）还是体积状缺陷？若为平面状缺陷，应“判废”（即令返修）；若为体积状缺陷，应测长评定。
       对非波幅法——TOFD法（传播时差法），规范案例2235规定，视焊缝厚度t，若超声指示长度l达到6.1所示数值，应评析超声信号性质（借助于不检波A扫描波形相位和相应的D扫描信号图像特征）.
       评析时，应判定信号源，是来自几何形状还是真缺陷？若为几何信号，应记录位置；若为缺陷信号，应视缺陷位置（表面或内部）和沿焊缝纵断面的长度尺寸，按以下列出的验收标准进行评价，判定合格与否。
       ASME 规范要求：用超声手工检测时，凡信号高度大于50%DAC线的缺陷，均应记录其位置、尺寸、波幅、离表面的深度，及其类别。
       用TOFD法时，规范案例2235规定，所有数据均须以未处理的原始数据形式记录，且须列入压力容器的最终数据报告中（即特别强调数据的客观性与真实性）。
       新技术与传统法有关缺陷验收标准的比较:
       ASME规范对手工UT所规定的验收要求，主要有两条：第一，凡信号幅度超过20%DAC基准线而判定为平面状缺陷的，应判为不合格；第二，凡信号幅度超过DAC基准线的体积状缺陷（如条状夹渣和条形气孔），且缺陷长度l达到下列数值者均判为不合格：
       （1）t ≤ 19mm时，l ＞6mm；
       （2）19 ＜t ≤ 57 mm时，l ＞ 1/3 t；
       （3）t ＞57 mm时，l ＞19mm。
       上述验收标准与射线照相有关规定基本相同。
       显然，传统的超声检测和射线照相均不考虑缺陷在焊缝中的深度位置，即不考虑缺陷是表面或近表面或埋藏缺陷。
       但按ASME规范案例2235作超声检测时，缺陷评价必须考虑缺陷在焊缝中的深度位置，该案例按三种厚度范围，规定了三张表的验收条件。第一张表是薄板（t＜25mm）焊缝UT验收值，第二张表是中厚板（25 ≤ t≤ 300mm）焊缝 UT验收值,第三张表是超厚板（t＞300mm）焊缝UT验收值。这里，以第二张表为例进行评述，见表1。该表对缺陷长度或高度的限定系按高长比a/l 和高厚比a/t划分。
       由规范案例2235三表可见，ASME 对TOFD类新技术规定的缺陷评价别具一格：第一，内部缺陷（在案例中定义为subsurface flaws）和表面缺陷（在案例中还包括离表面很近的缺陷）验收条件不同；第二，验收条件只按几何尺寸（焊缝厚度，缺陷长度和高度，缺陷离表面距离）界定，而传统的手工超声检测要求考虑缺陷特征和性质。
       规范案例要求注意表面缺陷。若检出的是表面缺陷，就要判明：究竟是表面开口缺陷，还是离表面很近的表层缺陷？除非UT数据分析表明该缺陷与表面无关，就必须考虑是表层缺陷，或是表面开口缺陷，应判不合格；否则，要作表面探伤（PT，MT 或ET），以排除表面缺陷的可能性。
       因此，该规范案例强调了表面缺陷的危险性，特别是那些与表面相关的缺陷，并突出了NDE领域中众所周知的原理：为检出表面缺陷，采用表面探伤法显然优于体积探伤法。
规范案例2235特别规定，缺陷离表面距离大于该缺陷半高度（表1中a）的，即视为内部缺陷（案例中名之为“subsurface flaws”）。

9 数据包审核
       最终数据包应由UT-Ⅲ级人员审核。审核内容包括：① 超声数据记录；② 数据评判；③ 由UT-Ⅱ级或其他UT-Ⅲ级人员进行的缺陷评定和定性结果。
数据审核可由同单位的其他人员进行。
       审核也可通过下列程序来实现：数据采集和初始评定，由按本文第5节和第6节要求经过资格评定的Ⅱ级人员进行，而最终评定和评价应由同样经过资格评定的Ⅲ级人员进行。Ⅲ级人员应按第5节要求经过资格评定，包括对有缺陷试件的实际考试。

10 标记和报告
       作过UT的产品铭牌上，应在规范符号钢印下作出UT标记，以指明焊缝超声检测已符合ASME 第Ⅰ卷、或第Ⅷ卷第1分册或第Ⅱ分册、或第Ⅻ卷要求。
在制造单位的产品制造报告上，应注明本案例编号及超声检测范围。

结论：
       ⑴ 按ASME规范锅炉压力容器对接接头的射线照相要用超声检测取代时，必须满足十项规定性要求，包括检测范围、检测方案、工艺规程、设备系统、人员资格、数据分析、缺陷定量、评定标准、数据包审核及标记报告。
       ⑵ 从事TOFD检测的人员应接受专业培训，掌握系统知识和必要技能，能熟练布置探头对，调节各关键参数和探测灵敏度；能识别TOFD图谱，熟练地进行缺陷定位、定量和表征，并做好数据记录、整理和存档工作。
       ⑶ 以UT取代RT进行检测的设备必须采用有计算机强化数据采集功能的高端设备，即TOFD设备或相控阵设备或两者并举。探头扫查夹具需安装与A扫描显示取样同步的编码器，以记录位置，使检测结果有重复性、可追踪性。
       ⑷ 要精心制作评定试块和参考试块，在试块中设制位置适当、数量足够的孔、槽等人工缺陷，及典型的面状缺陷。ASME和ASTM提供了一整套TOFD试块图样，施探前必须一一制备到位。
       ⑸ TOFD检测有别于常规脉冲回波技术，它是用人工反射体的衍射波来调整灵敏度的。要根据被检焊缝厚度，确定分区调整灵敏度的程序和覆盖范围。要通过操作演示，验证声束对整个焊缝体积的覆盖性，验证对面状缺陷界限尺寸的可检性，验证对表面和底面开口缺陷及近表面、近底面缺陷的可检性。
       ⑹ 注意区分相关显示和非相关显示（包括几何形状显示），表面开口显示和近表面显示，底面显示和近底面显示，连续显示和断续显示；熟悉典型焊接缺陷TOFD显示；熟悉TOFD缺陷评定的空间模式。注意TOFD数据的日常积累，阶段整理，定期归纳。
       ⑺ 最近，国内已推出了数个有关超声TOFD检测的企业标准，在经历一定时间的工业实践考验后，将汇总上升为行业标准或国家标准。ASME规范案例2235-9为我们实施承压设备TOFD检测提供了一系列很有价值的参考坐标，应在检测实践过程中经常比照分析，以求不断完善和提高。

附录 TOFD参考灵敏度试块
1钢厚度 t ＜75 mm
1.1厚度t ＜75mm时，TOFD检测可用简型参考试块校准灵敏度。参考试块的设计要求见附图A1。
注：图中除横孔位置外，还示有TOFD法初始检测扫查的探头布置。两标线表示发射和接收探头的声束轴线，通常在壁厚约2/3深度处交叉。作为扫查起始点，壁厚2/3处的声束交叉角推荐为约110°～120°。但鉴于试件的几何形状尺寸、检测体积中相关特定区域的检测需要等因素，也可能要加用其他探头、探头角度或探头间距，以及采用多层检测技术或偏心扫查或平行扫查。

附图A1简型TOFD参考试块
1.2 参考试块须有足够尺寸，允许探头对在试件探测面上沿扫查方向移动。对附图A1的示例，在试块上的纵向扫查（即平行于横孔长轴的扫查）长度，要允许探头扫查夹具和编码器能在移动时足以采集到至少25～30mm距离的信息。如需在图示试块上进行平行扫查，则试块要有约2PCS 的宽度。
2钢厚度t = 75～300 mm
2.1用TOFD检测厚截面时，要求将试件厚度分成若干层区。校验灵敏度用的人工缺陷应置于每层厚度的25%和75%处，以验证用分层检测法时声束有足够的厚度覆盖范围。附图A2给出了钢厚度75mm以上时所用的参考试块示例，壁厚一分为二，每层厚度的25%和75%处均钻有横孔。为保证声束全部覆盖，要用两对探头检测。
2.2由附图A2可见：检测不同层区时，所用探头角度和间距不一；厚截面的分层厚度也毋需相等。
注：灵敏度校验用人工缺陷的位置要求并不太严格，与一般脉冲回波用横孔校验的方法相似，要求灵敏度调整值一致并有重复性。由所用人工缺陷，可获得校验试件中声能分布、重调检测灵敏度及验证检测分辨力的方法。

﹡深度位置约为上层厚度的67%﹡﹡深度位置约为下层厚度的67%
Tx：发射探头；Rx：接收探头
附图A2厚截面检测用TOFD参考试块
3其他型式的试块和人工缺陷
3.1 评价扫查表面和试件底面的分辨力、缺陷显示的相位、声束离焊缝中心线的覆盖体积、以及缺陷大小对检测的影响等参数，仅用两个横孔作灵敏度靶体（Sensitivity target）是不够的。为有助于确定相关参数，可采用其他型式的试块。
3.2附图A3给出了平底孔试块的示例：有5个平底孔排在一直线上，孔径相同（Ф1.5～3mm），孔底离探测面距离（深度）不同。借此可评定声能分布和分辨能力。由最大和最小孔深的布置，可测试对表面开口缺陷和近表面缺陷的检测分辨力。另外也可测试PCS中分面偏离焊缝中心线时的检测灵敏度。进行几次非平行扫查，每次PCS中分面偏离平底孔轴线一定增量，就可确定偏离轴线的灵敏度限值。若多道偏心扫查要求保证较宽区域（如焊缝加较宽热影响区）均可被声束覆盖，用该平底孔试块校验就很有用。该试块也可从机加工一面（即钻孔一面）进行扫查，检测所谓表面开口缺陷的下端部衍射信号。
3.3附图A4给出了尖角槽试块的示例：槽的深度位置与上述平底孔试块同，唯孔底代之以60°V形槽作衍射体。槽宽一般为2～5mm，槽长10～20mm。V形槽通常用电火花加工（EDM）。灵敏度可用V形槽尖端的衍射信号来校准。利用这种灵敏度靶体的衍射信号，能更准确地对条形面状缺陷进行测深定高。
3.4附图A5 给出了横孔和切槽的组合试块示例，该试块可用于调整灵敏度和分辨力。Φ3mm设于厚度1/4、1/2和3/4位置。离探测面3mm处还钻有一Φ2mm的横孔。切槽一般高1～2mm，长10～20 mm，可用于测试底面分辨力。切槽宽度应尽可能窄些，最好＜1 mm。整个试块尺寸应能确保探头对在试块上适当布置时，PCS设置正确，适于使用。横孔深度位置形成的梯形差，应满足获得各横孔单独衍射信号的要求。


附图A3TOFD平底孔参考试块

附图A4TOFD 尖角槽参考试块


附图A5TOFD横孔和切槽组合试块
参考文献：
[1] ASME Code Case 2235-9 [S]．Use of Ultrasonic Examination in lieu of RadiographySection Ⅰ；Section Ⅷ， Divisions Ⅰand Ⅱ；and Section Ⅻ. ASME BPVC Standards Committee，Approval Date：October 11, 2005．
[2] ASME BPVC Section Ⅴ ( 2007 Edition) [S]．Article 4 Ultrasonic Examination Methods for Welds，Mandatory Appendices，Appendix Ⅲ — Time of Flight Diffraction （TOFD） Technique．
[3] ASTM E 2373-04 [S]．Standard Practice for Use of the Ultrasonic Time of Flight Diffraction（TOFD）Technique．
[4]BS 7706：1993 [S]．Guide to Calibration and Setting-up of the Ultrasonic Time ofFlight of Diffraction．
[5] ENV 583-6:2000 [S]．Time-of-Flight Diffraction Technique for Detecting and Sizing of Discontinuities．
[6] CEN/TS 14751：2004 [S]．Use of Time-of-Flight Diffraction Technique （TOFD）for Examination of Welds．

谢辞：无锡华光锅炉股份有限公司工厂管理办公室主任张敏娴工程师提供了ASME规范案例最新版的原文资料，在此深表谢意。