“超声衍射技术在钢桥检测中的应用研究” 为住房和城乡建设部科技项目（编号2010-K2-4）。该项目于2009年5月立项，2011年12月通过了天津市城乡建设和交通委员会组织的项目技术成果鉴定（天津市科委成果登记号：津20120681），项目研究由天津市市政工程研究院完成。该项目研究成果适用于钢桥等工程钢结构焊缝质量的无损检测。 该研究开拓项目与2012年荣获“全国市政行业市政工程科学技术奖”二等奖。
“超声衍射技术在钢桥检测中的应用研究” 为住房和城乡建设部科技项目（编号2010-K2-4）。该项目于2009年5月立项，2011年12月通过了天津市城乡建设和交通委员会组织的项目技术成果鉴定（天津市科委成果登记号：津20120681），项目研究由天津市市政工程研究院完成。该项目研究成果适用于钢桥等工程钢结构焊缝质量的无损检测。
该研究开拓项目与2012年荣获“全国市政行业市政工程科学技术奖”二等奖。
项目研究概况介绍：
该项目把国内外最先进的衍射时差法超声检测技术（TOFD技术）和超声相控阵技术引入钢桥的焊缝质量检测中，通过室内模拟缺陷试验对比分析，并运用计算机仿真技术，得出如下结论：1）在对钢桥对接焊缝检测中，TOFD技术操作简单方便、易携带、无辐射；能准确定位和定性；能准确定量实时显示缺陷长度和高度数据；能永久保存所有焊缝的二维黑白数据图像；检测对接焊缝效率非常高。2）超声相控阵技术对对接焊缝、T接焊缝、角接焊缝、Y接焊缝和异型相贯焊缝中不同类型缺陷的检测有很好的检出效果，对于一些受几何条件限制常规超声无法检测的焊缝也能实施检测。
关键技术及创新点：
1）研究得出TOFD、相控阵技术在钢桥焊缝检测中可以准确定出缺陷位置、长度、深度和高度，并且根据视图可以对缺陷进一步判定性质，较普通超声、射线检测具有更高的精度，检测方便快捷，不需要清场即可检测，可加快施工进度。该项技术也可为在役钢桥的质量监控提供技术手段。
2）研究验证了超声相控阵技术较常规探伤方法更适用于对接焊缝、T接焊缝、角接焊缝、Y接焊缝和异型相贯焊缝中不同类型缺陷的检测，且安全无辐射，具备取代射线检测的技术条件，建议将该方法列入钢桥探伤检测相关标准中。
3）应用仿真技术，验证了TOFD和超声相控阵技术在对接、角接及异型焊缝检测中，可提高缺陷的检出率和准确性，有很好的适用性。
4）在国内首次把TOFD和超声相控阵技术同时应用于新建钢桥无损探伤检测中，证实了其较常规探伤方法具有速度快、效率高、定量定位准等技术优势，并成功应用了CIVA仿真软件优化无损探伤检测方案。
国内外同类技术的研发与应用：
进入20世纪90年代，随着现代传感与通信技术的发展，无损检测技术发展迅猛，先后涌现出一大批新的检测方法和检测手段，使无损检测技术向着智能化、快速化、系统化的方向发展。随着TOFD、超声相控阵技术等无损检测技术的日臻成熟，许多国家开始了这些检测方法的标准制定工作，如美国的ASTM、英国的BSI均颁布了有关标准，这些工作对无损检测技术的工程应用起到了良好的促进作用。
TOFD已经得到ASTM E2373-04，ASME VIII Code 2235，CEN ENV 583- 6 (2000)，BS 7706(1993)等标准的认可，但在钢桥检测中的应用仍为空白。目前，威斯康辛-麦迪逊大学正在进行在桥梁检测中应用TOFD技术的探索研究，但是，供测试的样本几何形状简单（具有植入的疲劳裂纹试板）、数量有限，而且在程序对桥梁检测使用之前必须采集大量数据。
TOFD的优势是可以准确确定缺陷位置，精确测量缺陷，精度可达±0.3mm，但是在工件近表面存在检测盲区，需进行系统的无损检测研究拟补此项不足。超声波相控阵技术则可以显示出A，B，C，S多种显示方式，并且描绘出缺陷的水平位置、自身高度、埋藏深度、自身宽度等大量信息，为检测人员对缺陷进行判断提供了依据。
2003年，在国内的特种设备行业，最早将TOFD技术用于工程检测并申请成为企业标准的是中国第一重型机械集团公司。应用对象是神华煤液化工程中的壁厚达340mm的加氢反应器。目前，GB/T23902-2009《无损检测 超声检测 超声衍射声时技术检测和评价方法》已经制定，并于2009年12月01日实施。此外，在核工业、电力、石油系统，TOFD、相控阵技术的研究和应用也在蓬勃发展，影响日益扩大。
TOFD及超声相控阵与常规无损检测技术的工程应用特性对比分析如下：
1）常规超声技术和超声相控阵技术均可以将试块中的缺陷全部检出，能够达到焊缝质量检验的目的。
2）射线和TOFD在T型焊缝检测应用较难。射线T型焊缝无法帖片和分析；TOFD需要更复杂的扫查装置，并且检测结束后数据分析较难。
3）相控阵技术能够对焊缝内缺陷进行全数据记录，可以准确定出缺陷位置、长度、深度和高度，并且根据视图可以对缺陷进一步判定性质，对缺陷的判定较常规超声直观。
4）常规超声检测过程无法实现全纪录，测量缺陷长度和高度利用波幅进行测量，误差较大。通过对比数据，常规超声测量缺陷的高度比实际偏小。
项目应用成果与效益：
该项目成果把国内外最先进的TOFD和相控阵检测技术引入钢桥的焊缝质量检测中，超声衍射技术作为新兴的前沿技术，具有比常规超声检测和射线检测更明显的优势，目前已经成功应用于天津市静海团泊新桥工程，获得监理及业主的一致认可。
1、项目经济效益：超声衍射技术作为新兴的前沿技术，具有比常规超声检测和射线检测更明显的优势。TOFD技术和超声相控阵技术能够对焊缝内缺陷进行全数据记录，可以更准确定出缺陷位置、长度、深度和高度，故可对缺陷的整体性进行评价，对缺陷的定性更加准确。由于采用TOFD技术和超声相控阵技术检测方便快捷，检测过程中不用清场，减少了大量的检测费用成本和人工费，同时整体工期缩短2周，工程施工获得了良好的经济效益。
2、项目社会效益：1）由于超声衍射技术的在缺陷检测精确性和成像性方面较常规方法得到较大增强，因此为钢结构桥梁的关键焊缝质量控制和运营期间的质量控制提供了更加科学、合理、有效的手段。2）超声衍射技术的二维和三维彩色成像技术，为钢结构桥梁的健康监控，尤其是对焊缝缺陷的发展趋势监控提供了有效的检测手段。3）由于超声衍射技术的使用将减少甚至于取代射线源的使用，将降低扰民和辐射泄漏的可能性，并减少对周围环境的影响。4）TOFD技术与超声波相控阵采集的关键焊缝质量数据将为团泊新桥今后运营过程中质量监控及桥梁寿命预测提供大量有效数据，从而提高管理效率，对节约国家建设资金、提高公路桥梁服务质量具有积极意义，具有重大的综合社会效益
