tofd超聲波衍射時(shí)差法

1、TOFD 方法簡(jiǎn)介,什么是 TOFD?,衍射時(shí)差法 (TOFD)是一種依靠從待檢試件內(nèi)部結(jié)構(gòu)（主要是指缺陷）的“端角” 和“端點(diǎn)”處得到的衍射能量來(lái)檢測(cè)缺陷的方法。,衍射時(shí)差技術(shù),衍射現(xiàn)象TOFD原理 實(shí)際操作校準(zhǔn)TOFD優(yōu)點(diǎn)和局限性,衍射現(xiàn)象,裂紋,,衍射現(xiàn)象,惠更斯原理:,衍射現(xiàn)象,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,裂紋,衍射波,衍射波,,入射波,折射波,,向各個(gè)方向傳播能量低取決于入射角,T

2、OFD的基本原理,info@leepipe.com,TOFD: 典型的設(shè)置,,,,,,,發(fā)射探頭,接收探頭,A掃信號(hào),,,,,,發(fā)射探頭,接收探頭,,,,,,相位變化,,,,,,,,,,,,,,,,,,,直通波,,LW,,,,上端點(diǎn),,,,下端點(diǎn),,,,,內(nèi)壁反射波,,BW,需要不檢波的A掃來(lái)顯示相位的變化,傳播時(shí)間,,,,,,,,,發(fā)射探頭,接收探頭,,,,,,,,,S,S,,,d,,,,,LW,,,BW,,,,,,,t0,t0,,,

3、始脈沖,t,傳播時(shí)間,,,,,,,,,發(fā)射探頭,接收探頭,,,,,,,,,S,S,,,d,t0,t0,,,缺陷深度,,,,,,,,,發(fā)射探頭,接收探頭,,,,,,,,,S,S,,,d,t0,t0,,,缺陷自身高度,,,,,,,,,發(fā)射探頭,接收探頭,,,,2S,d1,,,,,,,,,,d2,,,由于計(jì)算自身高度只需要測(cè)量時(shí)間, 所以高度估計(jì)會(huì)很準(zhǔn)確。 實(shí)際操作中，檢測(cè)裂紋 1-mm 的精度是完全可以達(dá)到的 (檢測(cè)人工缺陷時(shí)可以達(dá)到0.1

4、 mm )。,一些典型缺陷,向外表面延伸的缺陷向內(nèi)表面延伸的缺陷水平方向的平面形缺陷,info@leepipe.com,向外表面延伸的裂紋,,,,發(fā)射探頭,接收探頭,,,,,,,沒(méi)有直通波,向內(nèi)表面延伸的裂紋,,,,發(fā)射探頭,接收探頭,,,,,,,水平方向的平面形缺陷(層間未熔, 冷夾層),,,,,發(fā)射探頭,接收探頭,,,,,,數(shù)據(jù)顯示,,,,,波幅,,時(shí)間,A掃圖用帶黑度的線(xiàn)表示,數(shù)據(jù)顯示,,,D掃,,校準(zhǔn)工具,,,,,,,,,

5、,,,,,,,,,,A掃,D-scan,,,,,c,,測(cè)量工具,,,,,,,,,,,,,,A掃,D掃,缺陷位置的影響,,,,,,,,,發(fā)射探頭,接收探頭,,,,,,,,,S,S,,,d,t0,t0,,,缺陷位置的不確切性,,,,,,,,,發(fā)射探頭,接收探頭,,,,,,S,S,,,,,t2,,t1,相等時(shí)間的軌跡(t1+t2=ct),實(shí)際上:絕對(duì)深度的最大誤差低于10 %.,橫向掃查,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

6、,,,,,,,,,,,,,,上表面,內(nèi)壁,B掃,直通波,這種掃查會(huì)產(chǎn)生典型的 反向拋物線(xiàn),TOFD 掃查圖,Source: Ginzel,TOFD 圖顯示出直通波和內(nèi)壁回波 加上 波型轉(zhuǎn)換信號(hào)以及缺陷反射信號(hào),TOFD 掃查圖,在一幅好的 TOFD圖上可以清晰地看到直通波。 一般用于校準(zhǔn)。如果待檢表面比較干凈，則缺陷信號(hào)比較 明顯。,,校準(zhǔn),,,,,,,,,,,,,,,,,,,A掃,D掃,,,,,c,PCS（探頭入射點(diǎn)間距離）, 壁厚

7、, 速度, 探頭延時(shí), 橫向波或 內(nèi)壁反射信號(hào),典型的多通道UT儀器用戶(hù)界面友好 ，還有軟件向?qū)А?TOFD的優(yōu)點(diǎn),對(duì)于焊縫中部缺陷檢出率很高容易檢出方向性不好的缺陷可以識(shí)別向表面延伸的缺陷通過(guò)時(shí)間檢測(cè)缺陷的信號(hào)和脈沖反射法相結(jié)合時(shí)效果更好,TOFD 的局限性,在外表面附近有約3mm的盲區(qū)內(nèi)表面附近也可能存在盲區(qū)對(duì)“噪聲”敏感夸大了一些良性的缺陷, 如氣孔, 未熔合。,應(yīng)用 TOFD 技術(shù)檢測(cè)到的缺陷信號(hào),近表面裂紋,,裂

8、紋上尖端信號(hào)將直通波信號(hào)打斷,2,1,X形坡口中部未焊透,上下尖端都有明顯的信號(hào),,1,2,3,4,,,根部未焊透,直通波的相位與缺陷相位相同,,1,2,3,側(cè)壁未熔合,能夠清晰的看到上下尖端信號(hào),1,2,3,4,氣孔,氣孔信號(hào)或單個(gè)出現(xiàn)，或成串的出現(xiàn),1,2,橫向裂紋,能夠看到裂紋的寬波束信號(hào),1,2,3,4,1,2,3,根部?jī)?nèi)凹,內(nèi)壁反射信號(hào)發(fā)生扭曲,1,2,3,層間未熔合,,二、TOFD在壓力容器制造過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用 3、現(xiàn)場(chǎng)

9、缺陷數(shù)據(jù)分析裂紋1 （08R018 TK101A F6 7.14m） TOFD數(shù)據(jù)分析結(jié)果：H=28.1mm ⊿H=9.8mm 位置= 174.1mm L = 323.2mm（焊縫位置偏心）,,二、TOFD在壓力容器制造過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用 3、現(xiàn)場(chǎng)缺陷數(shù)據(jù)分析 裂紋2（08R063 R713 A10 0.3 H=29 L=40 III級(jí) UT H=28 L=35 SL+13dB III級(jí)