TOFD檢測工藝26號晚上傳

1、TOFD檢測工藝 中國特種設(shè)備檢測研究院 無損檢測技術(shù)中心 楊 齊2主要內(nèi)容一、TOFD工藝編制關(guān)鍵參數(shù)二、案例講解一、TOFD工藝編制關(guān)鍵參數(shù)1、TOFD工藝編制至少應(yīng)包含的內(nèi)容被檢工件情況；檢測設(shè)備器材；檢測準(zhǔn)備：包括確定檢測區(qū)域、厚度分區(qū)及探頭設(shè)置、掃查方式的選擇、掃查面準(zhǔn)備等；表面盲區(qū)及其補充檢測方法；橫向缺陷的補充檢測方法（必要時）；檢測系統(tǒng)設(shè)置和校準(zhǔn)；檢測；數(shù)據(jù)分析和解釋；缺陷評定與驗收。2022-2-332022-2-342、關(guān)鍵參數(shù)確定檢測區(qū)域ua）檢測區(qū)域由其高度和寬度表征。 ub）若焊縫實際熱影響區(qū)經(jīng)過測量并記錄，檢測區(qū)域?qū)挾葹閮蓚?cè)實際熱影響區(qū)各加上6mm的范圍。uc）若未

2、知焊縫實際熱影響區(qū)，檢測區(qū)域?qū)挾葹楹缚p本身再加上焊縫熔合線兩側(cè)各10mm的范圍。ud）若對已發(fā)現(xiàn)缺陷的部位進行復(fù)檢或已確定的重點部位，檢測區(qū)域可縮減至相應(yīng)部位。2022-2-35厚度分區(qū)及PCS的計算（NB/T 47013.10-2010)工件厚度mm檢測分區(qū)數(shù)深度范圍mm標(biāo)稱頻率MHz聲束角度（）晶片直徑mm50100202t/57.557060362t/5t53604561210020030t/57.55706036t/53t/55360456123t/5t52604562020030040407.55706036402t/55360456122t/53t/45260456203t/4t3

3、1504010202022-2-36實例：工件厚度150mmu按照NB/T47013.10標(biāo)準(zhǔn)，分為3個區(qū)檢測：u1、0mm30mmu2、30mm90mm（22.5mm90mm）u3、90mm150mm（75mm150mm）u探頭中心間距PCS計算u第一分區(qū)：7.5MHz3mm探頭，70度楔塊u聚焦點：30*(2/3)=20mm，故PCS=2*tg70*20=110mmu第二分區(qū)：5MHz6mm探頭，60度楔塊u聚焦點：(9030)*(2/3)+30=70mm,故PCS=2*tg60*70242mmu第三分區(qū)：3.5MHz9.5mm探頭，55度楔塊u聚焦點：(15090)*(2/3)+90=1

4、30mm,故PCS=2*tg55*130371mm2022-2-37探頭聲場的計算及厚度方向覆蓋驗證聲束覆蓋范圍計算公式：折射角公式聲束半擴散角公式實例（以第二分區(qū)為例）：5MHz6mm探頭，60度楔塊，工件中縱波聲速5.95mm/us楔塊中縱波聲速2.4mm/usu計算步驟：u（1）由折射角公式計算出楔塊中縱波入射角：u（2）計算楔塊中縱波的聲束擴散角： （3)計算楔塊中縱波的聲束上下邊界角： （4）計算鋼中縱波的聲束上下邊界角：2022-2-38;349. 095. 5/4 . 260sinsin0044.20) 56/(4 . 27 . 0/sin1DfFCDF0121. 3v0165.

5、2321. 344.20上v0123.1721. 344.20下v4 . 2/95. 565.23sinsin2上v020.84上v4 .2/95.523.17sinsin2下v0222.47下v2022-2-39厚度方向覆蓋驗證：u根據(jù)以上12dB聲束擴散角的計算，采用 5MHz6mm探頭，60度楔塊時，聲束下半擴散角為47.22 ，上半擴散角為84.0。u第二分區(qū)覆蓋厚度為：22.5mm90mm，PCS=242mmu在焊縫的中心線上， 12dB聲束覆蓋深度范圍為：u經(jīng)計算，滿足厚度方向上深度覆蓋的要求。u實際工作中，應(yīng)在對比試塊上通過對各深度缺陷的檢測效果進行驗證。212122.470ht

6、gmmh1122 1121840htgmmh131 2022-2-310表面盲區(qū) 表面盲區(qū)是TOFD技術(shù)的固有局限性掃查面表面盲區(qū)8mm理論上： 直通波寬度所反映的厚度試算：若采用5M、 ?6mm、60度探頭對檢測壁厚t=40mm工件，直通波周期數(shù)為1，則表面盲區(qū)高度？ PCS=4Kt/3=4*1.732*40/3=92T=1/5=0.2*10-6sV*T=ABC-PCS，得到ABC=93.18mm,則x=7.4mmABCu掃查面表面盲區(qū)表面開口缺陷表面盲區(qū)高度近表面不開口缺陷表面盲區(qū)高度實測值取其中較大值。 2022-2-3112022-2-312對于表面盲區(qū)應(yīng)采取其他有效的檢測方法進行補充

7、，如對掃查面和底面可按照J(rèn)B/T 4730.34730.6標(biāo)準(zhǔn)進行超聲、磁粉、滲透或渦流檢測等。如：爬波檢測優(yōu)點：1、受工件表面刻痕、不平整、凹陷、液滴等的干擾較小，有利于檢測近表面缺陷。2、易安裝于掃查架實現(xiàn)焊縫整體檢測缺點：衰減快，檢測距離較小F1F2xy0底面盲區(qū)主要是軸偏離盲區(qū)4mm3mm2mm1mm12222 byaxu橢圓曲線方程為： x2/a2+y2/b2 = x2/(0.5PCS)2+t2+y2/t2 =1u試算：若采用5M、 ?6mm、60度探頭對檢測壁厚t=40mm工件，X型坡口，底面焊縫寬度20mm，則熔合線處的底面軸偏離盲區(qū)高度？ PCS=4Kt/3=4*1.732*4

8、0/3=92，則a=(462+402) 1/2=61,b=t=40, 橢圓方程為： x2/612+y2/402 =1。 將x=10代入得：y=39.5 故熔合線處的底面軸偏離盲區(qū)高度為40-39.5=0.5mm2022-2-314xy2022-2-315 橫向缺陷 橫向缺陷檢出率低是TOFD兩種初始掃查方式的固有局限性u原因：當(dāng)超聲波聲束與缺陷走向平行時，缺陷端點的衍射波在TOFD圖譜上形成圓形顯示，從而難以分辨出來。 2022-2-316u當(dāng)需要檢測橫向缺陷時，應(yīng)采取其他有效的檢測方法進行補充，如按照J(rèn)B/T4730.3中B級檢測的規(guī)定進行橫向缺陷的超聲檢測或采取措施使超聲波聲束與焊縫橫截面

9、形成一定傾角進行的TOFD特殊掃查方式等。 u什么時候需要？ 低合金高強鋼等具有橫向裂紋傾向材料的焊接接頭、設(shè)計文件規(guī)定的脈沖反射法斜平行掃查脈沖反射法平行掃查2022-2-317掃查方式的選擇位置1位置2何時需增加偏置非平行掃查？1、-12dB非平行掃查覆蓋不了檢測區(qū)域2、底面檢測區(qū)域邊界處的軸偏離盲區(qū)高度超過檢測需要時位置1位置2軸偏離盲區(qū)高度1.5mm2022-2-318 A掃描時間窗口設(shè)置u若工件厚度不大于50mm時，可采用單檢測通道，其時間窗口的起始位置應(yīng)設(shè)置為直通波到達接收探頭前0.5s以上，窗口寬度應(yīng)設(shè)置為包含工件底面的一次波型轉(zhuǎn)換波后0.5s以上。 提供缺陷有關(guān)輔助信息u若在厚

10、度方向分區(qū)檢測時，最上分區(qū)的時間窗口的起始位置應(yīng)設(shè)置為直通波到達接收探頭前0.5s以上，最下分區(qū)的時間窗口的終止位置應(yīng)設(shè)置為底面反射波到達接收探頭后0.5s以上；各分區(qū)的A掃描時間窗口在深度方向應(yīng)至少覆蓋相鄰檢測分區(qū)在厚度方向上高度的25?？衫脵z測設(shè)備提供的深度參數(shù)輸入，但應(yīng)采用對比試塊校驗時間窗口在厚度方向上的覆蓋性。150mm工件 時間窗口設(shè)置1、0-30 30*1/4=7.52、22.5-90 60*1/4=153、75-150底面反射波后0.5us 2022-2-319靈敏度設(shè)置u（1） 靈敏度設(shè)置一般應(yīng)采用對比試塊。當(dāng)采用對比試塊上的反射體設(shè)置靈敏度時，需要將較弱的衍射信號較弱的衍射信號波幅設(shè)置為滿屏高的40%80%，并在被檢工件表面掃查時進行表面耦合補償。u（2） 若被檢工件厚度不大于50mm且采用單檢測通道時，也可直接在被檢工件上進行靈敏度設(shè)置。一般將直通波的波幅設(shè)定到滿屏高的40%80%；若采用直通波不適合或直通波不可見，可將底面反射波幅設(shè)定為滿屏高的80%，再提高20dB32dB；若直通波和底面反射波均不可用，可將材料的晶粒噪聲設(shè)定為滿屏高的510作為靈敏度。有條件時，建議采用對比試塊進行驗證。2022-2-3202022-2-321 關(guān)于最大掃查