最新TOFD焊缝检测原理与实务教学讲义PPT.ppt

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1、TOFD焊缝检测原理与实务TOFD释义TOFD(Time-of-flight-diffractiontechnique)检测技术是在1977年，由Silk根据超声波衍射现象提出来，简称衍射时差法(TOFD)。检测时使用一对或多对宽声束探头，每对探头相对焊缝对称分布，声束覆盖检测区域，遇到缺陷时产生反射波和衍射波。探头同时接收反射波和衍射波，通过测量衍射波传播时间和利用三角方程，来确定出缺陷的尺寸和位置。TOFD检测的特点：l检验是使用一对宽声束、纵波探头，探头频率高于脉冲回波法（PE）的探头频率，探头相对于焊缝对称分布。l声束在焊缝中传播遇到缺陷时，缺陷会产生反射波，缺陷两端产生衍射波，

2、衍射波比反射波低20～30dB。接收探头具有极高的灵敏度，接收衍射波。l以精确测量衍射波的传输时间和简单的三角方程为理论基础，使用计算机来完成缺陷尺寸和位置的测量。lTOFD检验不是依赖于测量缺陷回波高度而是以精确测量衍射波的飞行时间确定缺陷的尺寸和位置，对于自然裂纹测量精度为1mm，对于人工反射体测量精度为0.1mm（实验室条件下）。A扫信号发射探头接收探头横向波LW上端点下端点内壁反射波BW側向波（LW）和内壁反射波（BW）是固定存在的，无论被检焊缝中是否存在缺陷。由于側向波（LW）和内壁反射波（BW）的存在，检测时如果只使用TOFD检测，在上表面和内壁表面存在盲区，一般为几毫米左右

3、。側向波（LW）和内壁反射波（BW）及每一个显示的上、下衍射波相位是相反的。相位变化横向波LW上端点下端点内壁反射波BW+-+-需要不检波的A扫来显示相位的变化传播时间发射探头接收探头SSdt0t0缺陷深度发射探头接收探头SSdt0t0缺陷自身高度发射探头接收探头2Sd1d2由于计算自身高度只需要测量时间,所以高度估计会很准确。实际操作中，检测裂纹1-mm的精度是完全可以达到的(检测人工缺陷时可以达到0.1mm)。数据显示(A扫非检波和D扫灰谱图显示)D扫上表面内壁A扫LWBW缺陷位置的影响发射探头接收探头SSdt0t0x缺陷位置的不确切性发射探头接收探头SSt2t1相等时间的轨迹(t1

4、+t2=ct)dmindmax实际上:绝对深度的最大误差低于10%.内部（小）缺陷的高度估计误差是可以忽略的。特别应注意靠近内壁的小缺陷横向扫查上表面内壁B扫侧向波这种扫查会产生典型的反向抛物线当探头相对于缺陷对称时时间最短。几种典型的TOFD波形1、上表面存在裂纹时，声束无法从上表面通过，无侧向波（LW）和上端点衍射波。2、内表面存在裂纹时，声束无法从内表面通过，无内壁反射波（BW）和下端点衍射波。3、水平方向的平面形缺陷(层间未熔,冷夹层)上下端点衍射波合在一起。向外表面延伸的裂纹发射探头接收探头裂纹尖端内壁反射波BW侧向波被隔开了没有側向波向内表面延伸的裂纹发射探头接收探头侧向波L

5、W尖端信号内壁反射信号被隔开了没有内壁反射波水平方向的平面形缺陷(层间未熔,冷夹层)发射探头接收探头侧向波LW内壁反射波BW反射回波反射信号反射回波反射信号TOFD的局限性在外表面和内表面附近存在盲区。解释比较困难，目前国内对缺陷定性问题没有经验，经常需要辅助其它检测手段。夸大了一些良性的缺陷,如气孔,冷夹层,内部未熔合。实际检测中缺陷高度方向误差较小，长度方向误差较大（6dB法测长）。注意标准问题(有待解决)检测标准：ASMECODECASE2235简介1、相关定义1.1扫描面Scannedsurface：放置探头的表面或水浸探伤中超声波能量进入试件的表面。1.2远面Farsurfac

6、e：与扫描面相对的表面。1.3缺陷深度Flawdepth：缺陷上端面距扫描面的距离。1.4缺陷高度Flawheight：投影到一个厚度平面上的缺陷的上、下端点之间的距离，用H表示。在评定时，对于表面缺陷，H等于“a”；对于内部缺陷，H等于“2a”。1.5缺陷上端点Upperflawextremity：缺陷离扫描面最近的端点或顶点。1.6缺陷下端点Lowerflawextremity：缺陷离扫描面最远的端点或顶点。1.7爬波Creepwave：在平面或凹面上，TOFD两探头之间的波。1.8B扫查B-scan：一对探头在横穿焊缝或缺陷的方向上进行配置，探头运动方向与焊缝方向垂直的扫查；显示时

7、，坐标原点为焊缝的中点，横坐标表示与焊缝中线的距离，纵坐标表示深度。A、B、D显示示意图。1.9D扫查D-scan：在扫查时，一对探头在横穿焊缝或缺陷的方向上进行配置，探头运动方向与焊缝方向平行的扫查；显示时，坐标原点为扫查的起始点，横坐标表示焊缝的深度，纵坐标表示焊缝的长度。2、适用范围：压力容器焊缝厚度大于等于12.7mm时可以使用超声波检测替代射线检测。3、检测区域的划定：对于母材厚度大于204mm的焊缝，检测区域应覆盖全部焊