TOFD中文教材(校对完)校对第一、二章.doc

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1、1.简介1.1课程范围本课程的目的是使读者和学生了解TOFD技术，以及此技术对缺陷位置、大小检测的能力。尽管本课程是基于普遍应用的数字超声波数据采集系统进行讲解的，但是由于许多系统也具有相同的基本特征和设备，因此本课程也适用于与数字超声波数据采集系统相似的系统。本课程将作为超声波无损检测标准I级水平和II级水平的教材。书中的斜体字代表II级水平超声波检测技术人员需要掌握的知识。I级水平和II级水平的标准学时是40小时。I级水平超声波检测技术人员需要掌握的技术包括：i)设置TOFD检测设备ii)采集TOFD检测所得数据iii)根据说明书对结果进行记录和

2、分类iv)做出结果报告II级水平超声波检测技术人员需要掌握的技术包括：i)设置并校准TOFD检测设备ii)执行并监测TOFD所得检测数据iii)根据适用标准解析并评估检测结果iii)判定TOFD检测的局限性iv)书写实用的检测方案和过程v)指导和培训I级水平超声波检测技术人员vi)对TOFD检测结果进行整理并做出报告由于观察和分析TOFD数据的经验非常重要，因此大部分时间将用于练习TOFD数据采集和分析。同时掌握TOFD技术与传统脉冲回波技术相比的本质区别也很重要。本课程也希望学习者能够了解两种技术的局限性，学会选择合适的检测技术以及能够进行有目的性

3、的检测。此外，本课程还要学习英国TOFD标准BS7706和欧洲标准CEN/TC138WG2N143。由Charlesworth,J.P.和Temple,J.A.G.所著的《超声波TOFD技术在工程中的应用》一书也值得一读，尤其是检测核材料以及具有奥氏体成分的材料。1.2课程要求所有学习者都要达到超声波EN473I级和超声波EN473II级，并通过现场检测的考试。1.3课程考试课程结束后将有一个测验，包括：等级I书面测验，90分钟内回答30个问题等级II书面测验，90分钟内回答30个问题测验的目的是证明超声波无损检测人员掌握了TOFD技术及其局限性。2

4、.背景以及传统超声波检测2.1无损检测技术背景在压力容器和管道系统中，焊缝缺陷可能导致整个系统不能使用或者使用不可靠。因此焊缝需要检测并将有害的缺陷打磨掉或重新焊接。由于焊缝缺陷可能产生非常严重的后果，因此对焊缝进行缺陷检测非常重要。缺陷中的裂纹由于疲劳作用和压力侵蚀作用，易不断生长。其他缺陷也可能生长，但通常保持不变，例如焊接和人工产生的未熔合缺陷，以及体积缺陷中的孔洞和熔渣。后一种缺陷更易检测到，但其没有不断生长的裂纹缺陷破坏性大。金属制品的无损检测技术多种多样，主要可以分为两大类。用于检测表面开放裂纹：磁性粒子技术染料渗透技术涡流技术磁性技术超

5、声波技术用于检测内部裂纹：射线技术超声波技术由于表面缺陷最有可能生长并导致材料不可用，因此通常将表面裂纹看作最重要的缺陷。但是表面开口裂纹比内部裂纹更易修补。染料渗透技术和磁性粒子技术不能进行缺陷深度的尺寸测量，磁性技术也只能进行一般性的探查。涡流技术是否能够定量检测，取决于被测材料，只有几毫米的表面缺陷可以检测。而超声波技术既可以进行缺陷探查，又可以定量分析缺陷的尺寸。设备管理者必须得到设备合格的资格证。这个过程在设备关闭的情况下需要进行无损检测评估。在评估过程中如果发现缺陷，则需要修补缺陷或置换工件。检测和定量内部裂纹非常重要，因为修补缺陷非常困

6、难和昂贵，而且如果裂纹尺寸低于某个关键的等级，设备可以判为合格并正常运行。对于大部分内部裂纹，只有射线和超声波两种检测技术可用。体积类缺陷最适于采用射线技术进行检测，且在X射线射向裂纹下方时，平面裂纹可以有效地得到检测。射线需要接近工件的两侧，且已经有可靠的缺陷推断。射线技术是一种应用广泛而且可靠的技术，可以检测各种类型的焊缝缺陷，其在壁厚方向上检测的误差范围是1%。射线技术产生的图像能够被广泛的接受和理解，且其检测结果具有永久的保存性，并可以作为未来检测的参考。对平面裂纹的检测和定量最具可靠性的技术是超声波技术，它的灵敏度在壁厚方向上是2%到3%。

7、超声波技术具有的优点还包括其只需要接近焊缝一侧，以及不需要可靠的缺陷推断。2.2超声波无损检测技术当电压加在压电晶体材料上使其振动，且压电材料的厚度正好能够产生用于检测金属工件的超声波，这种材料将作为超声波探头的基材。超声波探头产生的纵波通常称作压缩波。如果纵波以一定的角度进入金属，则其在金属中发生折射并产生纵波和横波，这两种波的折射角度取决于两种波在金属中的传播速度和纵波在楔块材料中的传播速度。横波通过周期性的剪切力传播，它只能在像金属这种具有剪切弹性的材料中存在。液体不具有剪切力。通常采用超声波检测金属材料的频率范围在2MHz到5MHz之间。频率

8、相对应的波长可以通过以下的公式得出。速度(c)=波长(l)*频率(f)波速的单位通常采用m/s，在钢材中，纵