薄板焊缝中超声TOFD检测方法浅析

《薄板焊缝中超声TOFD检测方法浅析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学术论文RESEARCH薄板焊缝中超声TOFD检测方法浅析ReviewofUltrasonicTOFDMethodforThinWelds南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室陶京新卢超中航复合材料有限责任公司刘松平[摘要]回顾了超声TOFD检测方法，分析了超局限性，难以对缺陷进行准确的定量及定位，因此，研究声TOFD近表面盲区的形成原因和3种改善近表面检对薄板焊缝中近表面缺陷的TOFD检测方法具有实际测盲区的方法，包括TOFDW、S-TOFD以及基于希尔伯意义。特黄变换的缺陷信号处理方法，并进行了

2、典型的检测试验分析。利用TOFDW方法，TOFD表面检测盲区可达1 超声TOFD检测方法2mm。1.1基本原理关键词:超声检测TOFD焊缝当超声波在传播过程中遇到裂纹状缺陷时，会发[ABSTRACT]TheultrasonicTOFD(time-of-flight生反射、波形转换、衍射。根据惠更斯原理，裂纹尖端diffraction)methodisreviewed,thenthereasonsofdead可理解为二次点源再激发宽声束角声波能量，衍射波可zonenearbysurfaceisanaly

3、zed.Threemethodsincluding以通过合适的位置被探头接收，这种基于衍射波对缺陷TOFDW,S-TOFDandsignalprocessingbasedonHilbert-进行检测并且通过声波传播时间为判断缺陷依据的方Huangtransformareintroduced.Furthermore,practical法被称为衍射时差法。基本原理图和探头位置如图1[4]experimentalresultsarepresentedandanalysed.TOFD所示，其中路径①为直通波，

4、在试件表面下进行传播；deadzonecanbereducedto2mmnearuppersurfaceby②③分别为上下端点产生的衍射波；④为底面反射波。TOFDW.示意图中只考虑纵波的传播。其典型A显示波形信号[4]Keywords:UltrasonicdetectionTOFDWelding如图2所示。利用平行扫查和偏置非平行扫查方式，缺陷深度可由（1）式和（2）式确定，通过信号处理，可传统的超声检测主要是基于入射声波在缺陷周围以用灰度图来对试件进行B和D扫描成像。形成的反射、折射以及透射行为产

5、生的声波信号规律进2s行缺陷评估，这种检测方法对于与垂直于入射面的缺发射探头1接收探头陷（例如焊缝中的裂纹）难以检出和定量评估。正是由2d1于这个原因，在20世纪70年代，英国AEA无损检测中23d心的SilkM.G首先提出了一种利用缺陷产生的衍射波H[1]4对缺陷进行定量的检测方法，被称作脉冲时差衍射法试件厚度（Time-of-FlightDiffraction，TOFD）。通过裂纹端点产生的衍射波的时间，不受缺陷取向的限制，可以更为准确地计算出裂纹的高度、深度等信息。1985年英国将图1超声TOF

6、D原理Fig.1PrincipleofultrasonicTOFDTOFD技术应用于核反应堆压力容器的检测当中，随后4TOFD被广泛应用于核电、化工、石油、铁路、电力、桥梁和压力容器等工程检测中。1993年英国出台了世界上[2]1第一部TOFD标准（BS7706-1993），美国、欧盟、日本23[3]也相继颁布了所在地区的TOFD标准。ASME标准提到利用TOFD代替射线检测，这对节约检测成本、提高生产效率以及保护检测人员身体健康方面都有着积极意义。2010年，我国出台了承压设备的TOFD标准JB/T

7、4730.10，主要适用于厚度12mm以上焊缝检测，而对图2典型TOFD的A显示信号示意图于薄板焊缝的检测，由于超声TOFD具有近表面盲区的Fig.2SchematicofTOFDWmethod87航空制造技术·2014年第20期学术论文RESEARCH缺陷上尖端深度：d=1t2ν2−4tνS，（1）发射探头接收探头121L1L11t2ν2−4tνS缺陷下尖端深度：d2=22L2L，（2）2缺陷高度：H=d2-d1，（3）3其中，νL为试件材料的纵波声速；S为发射探头与接收4探头间距的1/2；t1

8、、t2为分别为缺陷上、下端点衍射纵波5的传播时间。1.2TOFD的盲区问题TOFD在薄板焊缝检测中经常遇到表面盲区的影（a）检测原理响，表面盲区是由直通波和底波的脉冲宽度造成的，在实际检测过程中，如果试件厚度较薄（厚度小于10mm）或者缺陷位于盲区范围内（大约近表面5mm内），缺陷12345波就容易与直通波或底波发生混叠，从而无法直观地对（b）典型A-显示信号特征缺陷进行定量定位，这是TOFD在薄板焊缝应用时必须考虑的问题。上表面盲区可近似通过式（4）表