TOFD超聲波衍射時差法培訓教程

1、 inford- www.rd-TOFD培訓教程培訓教程 TOFD 超聲波衍射時差法超聲波衍射時差法也叫 “裂紋端點衍射法” 或“尖端反射法”Source: NDT On-line什么是什么是 TOFD?F衍射時差法 (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”處得到的衍射能量來檢測缺陷的方法。 TOFD 認可認可FTOFD 已經(jīng)得到ASTM E2373-04，ASME VIII Code 2235， CEN ENV 583-6 (2000)， BS 7706 (1993)等標準的認可。FTOFD 對于判定缺陷的真實性和準確定量上十分有效。F同時， TOFD

2、可以和脈沖反射法相互取長補短。 例如， 檢出焊縫中部的缺陷，判斷缺陷是否向表面延伸等就是它的強項。衍射時差技術衍射時差技術FTOFD發(fā)展簡史F衍射現(xiàn)象FTOFD原理 F實際操作F標準FTOFD優(yōu)點和局限性 TOFD發(fā)展簡史發(fā)展簡史F七十年代中期由 UKAEA Harwell 發(fā)現(xiàn)的F定量很準 成為了一種標準的定量技術F在九十年代初，線形 TOFD 開始用于管線F單獨使用TOFD的檢出率很高衍射現(xiàn)象衍射現(xiàn)象裂紋衍射波衍射波入射波折射波衍射現(xiàn)象衍射現(xiàn)象F惠更斯原理:缺陷上的每一個點都產(chǎn)生出一個球面子波。入射波使缺陷產(chǎn)生振動。衍射現(xiàn)象衍射現(xiàn)象裂紋衍射波衍射波入射波折射波向各個方向傳播向各個方向傳播能

3、量低能量低衍射方向不取決衍射方向不取決于入射角于入射角 inford- www.rd-TOFD的基本原理的基本原理 TOFD: 典型的設置典型的設置發(fā)射探頭接收探頭橫向波上端點下端點內(nèi)壁反射信號A掃信號掃信號發(fā)射探頭接收探頭橫向波橫向波LW上端點上端點下端點下端點內(nèi)壁反射波內(nèi)壁反射波BW相位變化相位變化橫向波橫向波LW上端點上端點下端點下端點內(nèi)壁反射波內(nèi)壁反射波BW+-+-需要不檢波的A掃來顯示相位的變化傳播時間傳播時間發(fā)射探頭接收探頭SSdLWBWt0t0始脈沖t傳播時間傳播時間發(fā)射探頭接收探頭SSdt0t002222tcdSt缺陷深度缺陷深度發(fā)射探頭接收探頭SSdt0t0220222Stt

4、cd缺陷自身高度缺陷自身高度發(fā)射探頭接收探頭2Sd112ddhd2由于計算自身高度只需要測量時間由于計算自身高度只需要測量時間, 所以垂直方向定量會很準確。所以垂直方向定量會很準確。 實際操作中實際操作中，檢測裂紋，檢測裂紋 1-mm 的精度是完全可以達到的的精度是完全可以達到的 (檢測人工缺陷時可以達到檢測人工缺陷時可以達到0.1 mm )。 inford- www.rd-一些典型缺陷一些典型缺陷F向外表面延伸的缺陷F向內(nèi)表面延伸的缺陷F水平方向的平面形缺陷向外表面延伸的裂紋向外表面延伸的裂紋發(fā)射探頭接收探頭裂紋尖端裂紋尖端內(nèi)壁反射波內(nèi)壁反射波BW橫向波被隔開了橫向波被隔開了沒有橫向波沒有橫

5、向波向內(nèi)表面延伸的裂紋向內(nèi)表面延伸的裂紋發(fā)射探頭接收探頭橫向波橫向波LW尖端信號尖端信號內(nèi)壁反射信號被隔開了內(nèi)壁反射信號被隔開了沒有內(nèi)壁沒有內(nèi)壁反射波反射波水平方向的平面形缺陷水平方向的平面形缺陷(層間未熔層間未熔, 冷夾層冷夾層)發(fā)射探頭接收探頭橫向波橫向波LW內(nèi)壁反射波內(nèi)壁反射波BW反射回波反射回波反射信號數(shù)據(jù)顯示數(shù)據(jù)顯示白色白色+黑色黑色-波幅時間時間A掃圖用帶黑度的線表示掃圖用帶黑度的線表示數(shù)據(jù)顯示數(shù)據(jù)顯示D掃掃上表面上表面內(nèi)壁內(nèi)壁A掃掃LWBW校準工具校準工具A掃掃D-scanPCSt0t0TcLWBWPCS（探頭入射點間探頭入射點間距離）距離）, 壁厚壁厚, 速度速度, 探頭延時探

6、頭延時, 橫向波或橫向波或 內(nèi)壁反射信號內(nèi)壁反射信號不需要知道所有的參數(shù)不需要知道所有的參數(shù)測量工具測量工具A掃掃D掃掃指針指針t1t2lPt1,t2 自動計算d1, d2 和 hd1d1h內(nèi)置的計算器內(nèi)置的計算器缺陷位置的影響缺陷位置的影響發(fā)射探頭接收探頭SSdt0t0 x缺陷位置的不確切性缺陷位置的不確切性發(fā)射探頭接收探頭SSt2t1相等時間的軌跡相等時間的軌跡(t1+t2=ct)dmindmax實際上實際上:絕對深度的最大誤差低于壁厚絕對深度的最大誤差低于壁厚10 %.內(nèi)部（小）缺陷的高度估計誤差是可以忽略的內(nèi)部（?。┤毕莸母叨裙烙嬚`差是可以忽略的 。橫向掃查橫向掃查上表面上表面內(nèi)壁內(nèi)壁

7、B掃掃橫向波橫向波這種掃查會產(chǎn)生典型的這種掃查會產(chǎn)生典型的 反向拋物線反向拋物線當探頭相對于當探頭相對于缺陷對稱時時缺陷對稱時時間最短間最短 。校準校準A掃掃D掃掃PCSt0t0TcLWBWPCS（探頭入射點間探頭入射點間距離）距離）, 壁厚壁厚, 速度速度, 探頭延時探頭延時, 橫向波或橫向波或 內(nèi)壁反射信號內(nèi)壁反射信號典型的多通道典型的多通道UT儀器用戶界儀器用戶界面友好面友好 ，還有軟件向?qū)?。還有軟件向?qū)?。TOFD 掃查圖掃查圖在一幅好的在一幅好的 TOFD圖圖上可以清晰地看到直上可以清晰地看到直通波。通波。 一般用于校一般用于校準。準。如果待檢表面比較干如果待檢表面比較干凈缺陷信號比較

8、凈缺陷信號比較 明明顯。顯。內(nèi)壁反射很強。內(nèi)壁反射很強。典型典型TOFD 成像成像直通波底面回波不同類型缺陷在不同類型缺陷在TOFD中的顯示中的顯示近表面裂紋近表面裂紋裂紋阻擋了直通波，下尖端衍射信號顯示在A-掃描中。2112根部未焊透根部未焊透注意上下尖端的兩個信號12341234根部未熔合根部未熔合注意直通波和缺陷信號之間的波形相位轉(zhuǎn)換123123側(cè)壁未熔合側(cè)壁未熔合注意上下尖端的兩個信號12341234氣孔氣孔密集型氣孔12312橫向裂紋橫向裂紋在直通波上我們可以看到寬波束在缺陷上的反映。1234123123根部內(nèi)凹根部內(nèi)凹 底面回波產(chǎn)生變形123123層間未熔合層間未熔合123TOFD

9、 +脈沖回波脈沖回波F技術描述F數(shù)據(jù)瀏覽F檢測結(jié)果F優(yōu)點 多通道系統(tǒng)允許多通道系統(tǒng)允許TOFD和脈沖回波同時進和脈沖回波同時進行檢測和分析。行檢測和分析。TOFDPE 45 SWPE 60 SW技術描述技術描述TOFD60-SW(右)60 SW (左）45-SW(右)45-SW(左)探頭移動方向TOFD&P/E 數(shù)據(jù)瀏覽數(shù)據(jù)瀏覽檢測結(jié)果檢測結(jié)果TOFD不能發(fā)現(xiàn)該處的根部缺陷，但P/E可以發(fā)現(xiàn)。檢測結(jié)果檢測結(jié)果TOFD相控陣俯視圖側(cè)視圖斷面視圖技術描述技術描述 (2) 區(qū)域劃分技術區(qū)域劃分技術ADD drawing檢測結(jié)果檢測結(jié)果TOFD(D-掃描)相控陣(帶狀圖)橫向波線性化橫向波線性

10、化發(fā)射探頭接收探頭橫向波耦合劑厚度變化耦合劑厚度變化時間改變時間改變橫向波線性化橫向波線性化發(fā)射探頭接收探頭橫向波探頭間距有小的變化探頭間距有小的變化 時間改變時間改變Source: SonomaticTOFD可靠性可靠性意大利意大利SAIPEM公司公司經(jīng)過研究表明經(jīng)過研究表明 TOFD 檢出率較高檢出率較高將將 TOFD 和脈沖反和脈沖反射法相結(jié)合時檢出率射法相結(jié)合時檢出率更高更高TOFD的優(yōu)點的優(yōu)點F對于焊縫中部缺陷檢出率很高F容易檢出方向性不好的缺陷F可以識別向表面延伸的缺陷F采用TOFD和脈沖回波相結(jié)合，可以實現(xiàn)100%焊縫覆蓋。F沿焊縫作一維掃查，具有較高的檢測速度。F缺陷定量、定位精度高。F根據(jù)TOFD可進