TOFD培訓(xùn)流程

1、TOFD - n級人員實際操作培訓(xùn)流程、TOFD根底知識1. TOFD根本原理TOFD(time of flight diffraction)超聲波衍射時差法，是采用一發(fā)一收兩 只探頭，利用缺陷端點處的衍射信號探測和測定缺陷尺寸的一種自動超聲檢 測方法。射被測工件2. TOFD檢測設(shè)備的根本配置主機HS800主機HS810 (新一代)掃查器TOFD掃查系統(tǒng)主要包括檢測儀主機、掃查器、探頭及各類連接線組成。其主要功能是完成對檢測對像的內(nèi)部缺陷的成像掃查、記錄及分析功能，TOFD掃查結(jié)果均以數(shù)據(jù)文件格式存儲，可支持計算機軟件進行分析處理。3. PCS的計算(包括輔助功能中PCS計算功能的使用)探頭

2、中心間距(PCS)發(fā)射和接收探頭入射點之間的直線距離，間距調(diào)整應(yīng)該是使兩探頭的主 聲線交匯于板厚的三分之二處，計算公式如下：PCS4D?tg4. TOFD探頭及楔塊大擴散角，寬頻帶的縱波探頭。晶片一般,且直徑一般不超25mm不因此探頭與楔塊采用別離方法，可根據(jù)不單晶陶瓷切割出間隙填充硅膠材料切片/打爲(wèi)鍍銀沖壓/切割極化TOFD檢測通常采用小晶片， 采用復(fù)合壓電晶片，有效提高發(fā)射和接收靈敏度 同工件厚度需要不同的探頭角度， 同的需要，更換不同的楔塊。優(yōu)點:1橫向振動很弱，串?dāng)_聲壓小2. 機械品質(zhì)因子Q值低3. 帶寬大(80100%)4. 機電耦合系數(shù)值大5. 靈敏度高，信噪比優(yōu)于普通PZT探頭6

3、. 在較大溫度范圍內(nèi)特性穩(wěn)定7. 可加工形狀復(fù)雜的探頭8易與聲阻抗不同的材料匹配9.可通過陶瓷體積率的變化，調(diào)節(jié)超聲波靈 敏度5. 根本波形種類及相位關(guān)系的介紹直通波(lateral wave)直通波是從發(fā)射探頭發(fā)出沿工件以最短路徑到達接收探頭的波束。底波(back wall echo)經(jīng)底面反射到接收探頭的超聲波。轉(zhuǎn)換型波縱波入射在底面或缺陷構(gòu)成的反射面上形成的波形轉(zhuǎn)換。當(dāng)超聲波束由一個高阻抗的介質(zhì)傳播到一個低阻抗介質(zhì)中時，在界面經(jīng)過反射后波束相位發(fā)生改變，如果波束在遇到界面前是負(fù)向周期那么在界面反 射后轉(zhuǎn)變?yōu)檎蛑芷?。波束?jīng)過上端點和底面時，在異質(zhì)界面反射和相位發(fā) 生轉(zhuǎn)變，因此波形相位相似

4、。而波束經(jīng)過下端點時相當(dāng)于波束在底缺陷底部 環(huán)繞，相位不發(fā)生轉(zhuǎn)變與直通波相位相同。根據(jù)理論和實驗證明，如果兩個衍射信號的相位相反，那么在兩個信號間 一定存在一個連續(xù)不間斷的缺陷。因此識別相位變化對于評定缺陷尺寸非常 重要。利用上、下端點的時間差來計算缺陷深度和自身高度是 TOFD探傷最 重要的局部*注在一些特殊情況下，例如氣孔，小夾渣之類的缺陷由于幾何尺寸太小不會產(chǎn)生兩個別離的端點信號TOFD的成像并非是缺陷的實際圖像顯示，而是通過掃查時探頭所接收 到的A掃圖形轉(zhuǎn)換為黑白兩色的灰度圖，為了能有更清晰的圖像因些要求至 少256級的灰度分辨率如此一來，就把二維的A掃圖像用一條一維的色帶表示出來，

5、從左至右 依然代表傳播時間，而相位那么用顏色表示，波幅用顏色深度表示出來，如下 圖：直通滾 上遍點 下遼點底渡6.掃查類型的初步講解及組裝方式的介紹1)掃查類型：非平行對稱掃查、非平行左偏置掃查、非平行右偏置掃查、 平行掃查。2非平行掃查操作方式：非平行掃查是將探頭放在焊縫兩側(cè)，沿焊縫長度方向推進掃查。如圖:將掃查器放在被測工件上，探頭均勻的處于焊縫中心線兩側(cè)，先前后推 拉一下，確保探頭有效的耦合在工件上，編碼器的滾輪能夠正常工作；按下 屏幕右方“開始對應(yīng)的鍵，此時開始掃查，按所選的掃查方向，均勻用 力行進，所用的掃查精度最高也就是掃查增量越小時進行的速度應(yīng)該相 應(yīng)的減緩，防止出現(xiàn)掉線的現(xiàn)象，

6、直通波應(yīng)盡量平直。二、HS800操作流程1. 楔塊延遲的校準(zhǔn)由于TOFD探頭采用的是大擴散角的寬頻窄脈沖縱波直探頭，因此在對不同工件進行檢測時應(yīng)根據(jù)工件分層厚度不同，按照標(biāo)準(zhǔn)選擇相應(yīng)角度的楔塊， 而聲波在楔塊所傳播所消耗的時間即楔塊延時對于TOFD檢測中的深度定位有著極大的影響，所以在探傷前需對其進行測量，其具體方法如下：按鍵兩秒，儀器開機后，等待儀器自檢通過后，屏幕上出現(xiàn)：1. TOED軟件按儀器右側(cè) 上'鍵進入TOFD軟件，再按一1鍵進入通道設(shè)置。按儀器右側(cè)通道健，進入通道選擇界面，如圖:om T0FDD蹴嶋上躺頭爾及勰劉 0雙通道TDFD1麒煒別連關(guān)麟碼劉CM觸蝕右雌鶴及籲劉 飆

7、通道TCFDS軾牧黏IMS翱及網(wǎng)勘 OMi! TDFM-2模式幅右雌額編臟 OaM Tc?n-3：«厭 醴點別滋器鶴碼趙 om TOFD3也通戲晦弍俄點朋播皺鶴器A 0130 TQFDI-2； +4通逍魅弍俄器敬連接馭赧器G 0夫通道T0FD1-3刊髓PE麒牧器方雌馭絹翱 O醸麒佛上側(cè)探婕嗽缺馭按儀器右側(cè)方向鍵選擇通道模式“雙通道TOFD3模式儀 器右側(cè)連接器及編碼器 A，按確認(rèn)鍵，通道選擇完畢將探頭與楔塊進行組裝，探頭與楔塊間應(yīng)用黃油或凡士林等作耦合劑填充。并將兩只探頭與掃查架用探頭線進行連接， 然后反向?qū)尤缦铝袌D:按3號鍵選中平移欄，再按檢方向鍵，將“平移欄的數(shù)值改為 0，1A

8、V越本參數(shù)決射檳收枚頭設(shè)習(xí)然后按儀器下方探頭設(shè)置欄對應(yīng)的,將屏幕右側(cè)變?yōu)樘筋^相關(guān)參數(shù)I I.W-MI2 wiII -lO.hllltUiLBn-H.6l n>選項，再按|蘭鍵選中探頭延遲欄，用方向鍵將該數(shù)值也改為 o。按士d鍵選中 增益欄，并用方向鍵將基數(shù)值調(diào)整到 16dB左右。此時屏幕上最左側(cè)為始脈沖, 始脈沖之后第一個回波即是由發(fā)射探頭發(fā)出，經(jīng)由楔塊被接收探頭接收的超聲 波，該波的傳播時間即為聲波在楔塊中的延遲時間。 按1壬3鍵選中|Lw-Bw線欄, 按巨三鍵選擇LW或BW線，再按方向鍵移動該相應(yīng)豎線光標(biāo)，與該波形 的第一個脈沖的半周期波峰對齊，此時屏幕下方讀數(shù)區(qū)中對應(yīng)的 TLw或T

9、Bw的 數(shù)值，即為楔塊延遲 J ,記錄該數(shù)值，并按3號鍵，選中探頭延遲欄，用方向 鍵輸入該數(shù)值，如下列圖所示:TLKMH-5.2iBw=lX8基專宏數(shù)岌躬棲枚M i'JA M亜L>l2. 探頭前沿的測量探頭前沿的測量方法與普通脈沖反射法不一樣， 由于采用的是大擴散角探頭 因此聲束的指向性不強，最高反射回波不易獲取，因此采用下面的方法來進行前 沿的測定。將探頭放置在平面的工件或試塊上，相對放置，如下列圖:按I 土鍵選擇靈敏度，按方向鍵提高靈敏度，觀察屏幕上的回波，屏幕 最左側(cè)為始脈沖，始脈沖后第一個回波代表探頭在工件上的直通波正相位 ， 按巨三鍵選中|lw-Bw線欄，切換選擇BW線

10、，再按第慘方向鍵移動Bw線，對齊該回波的第一個周期的正向波峰，讀取該回波的傳播時間，如下列圖所示:占E運迺1OFDSZ.25QOO,0B I1ZTLED4TBvh-1基豐歩數(shù)M門的純?nèi)缓筮\下面的公式計算出探頭前沿:TBw t0式中：TBw 直通波到達時間Io為探頭前沿to 探頭延遲C 聲波在工件中的傳播速度3. 時間窗口的調(diào)整1 PCS的計算與調(diào)整探頭中心間距即PCS根據(jù)經(jīng)驗公式，當(dāng)兩只探頭的中心聲束軸線交匯于工件分層厚度的2/3處時，聲束 覆蓋效果最好，因此計算PCS時應(yīng)盡可能的滿足這一要求，其計算公式為：PCS 2S 2 2T tg3 y式中：PCS為探頭中心間距T為工件分層厚度B為折射角

11、度按返回鍵進入主菜單中，按區(qū)三鍵PCS輔助計算中，先按通道鍵切換通道 至“T0FD3,再按選中分層起點欄，按曲秒方向鍵輸入工件分層厚度的 起點，再按I上鍵選中分層終點欄,用?妙方向鍵輸入工件分層厚度的終點; 再按士2鍵選中角度欄，用*協(xié)方向鍵輸入楔塊折射角度，再按 空 鍵，儀器 會自動計算PCS顯示在左側(cè)下方的文本框中 PCS-項后面。該功能除了計算平板工件上的PCS外，還可以計算有弧度的工件。從內(nèi)壁探傷和從外壁探傷時，如何設(shè)置PCS及選擇最正確的探頭角度，探頭展開距離弦長等功能計算出PCS后，可按儀器下方應(yīng)用欄對應(yīng)的人鍵，儀器上會顯示“當(dāng)前數(shù)據(jù)已應(yīng)用到TOFD通道,按“確認(rèn)鍵確認(rèn)。割1-瘵示

12、廿嶽折射帝氐 弦去 服中七冋世及卩妊.卿矯示己抑甲住頤購忡鼻岀祈射博國藕高，探*中心閭舷僅雖.吐高IXn*； 1擁卿岬距(FCS)<|NKASwril'TTOFD1號層駅弄1:0.020IJQi 60出計寡將探頭裝在掃查器的探頭支架上，并按照所計算出的PCS進行調(diào)整，如下列圖:探頭支架返回>JHS810-T-MSACAN2按D回到主菜單，再按鍵進入通道設(shè)置界面，儀器會根據(jù)所算PCS自動設(shè)置時間窗。按二鍵進入平移狀態(tài)，將直通波波峰移動到屏幕第一格世用邀11位置，按上I鍵進入靈敏度設(shè)置狀態(tài)，將直通波調(diào)至滿屏40-80%波高，再按【土鍵，進入范圍調(diào)整狀態(tài)，壓縮或擴展范圍將轉(zhuǎn)換型波

13、移動至屏幕第九 格位置，時間窗調(diào)試完畢。按探頭設(shè)置下方對應(yīng) 鍵進入探頭設(shè)置界面,Lw-Bw 線能,移動LW和BW線分別鎖定在直通波波峰和底波波谷位置，時間窗調(diào)試完畢。如下列圖所示:發(fā)射接收M 門曲矗逛MTLw=21.2us H=2lh6nmm TBw=24h5uk當(dāng)萌IA世如果是在工件上直接進行靈敏度調(diào)整，一般以直通波波幅調(diào)整至滿屏高度的40%80%為檢測靈敏度，或根據(jù)底波高度調(diào)至 80%高度再提高增益2032dB; 還可根據(jù)工件部內(nèi)晶粒燥聲來調(diào)整，將工件內(nèi)部的晶粒燥聲調(diào)整到滿屏的5%高度。此外，調(diào)整好的參數(shù)可以存貯為工藝文件， 假設(shè)遇見同樣厚度的工件，可以直 接調(diào)用該工藝文件，而無需重新調(diào)校

14、。如下列圖所示，在調(diào)整完畢參數(shù)后按儀器左側(cè)的2兔鍵，屏幕上會彈出一個對 話框，按方向鍵選擇輸入文件名后，按 雄色鍵，當(dāng)前通道參數(shù)設(shè)置將以所命名的文件形式存貯在儀器內(nèi)調(diào)用工藝文件時，進入通道設(shè)置狀態(tài)，按儀器左側(cè)斗冷鍵，屏幕上會彈出文件打 開窗口，在窗口中的文件列表中用方向鍵選中所要翻開的工藝文件，按儀器將自動載入該文件中的通道設(shè)置參數(shù)。如下列圖4. 編碼器的校準(zhǔn)按返回鍵回到主菜單，按 匡刃鍵進入編碼器校準(zhǔn)功能，如下列圖:用鋼尺量出一段距離做好起點和終點的標(biāo)記，此距離不小于100mm,建議 300mm以上為佳。將掃查器上的某一固定點置于所測標(biāo)記的起點位置，按下屏幕下方開始欄對應(yīng)的I *鍵，然后推行

15、掃查器，直至該固定點到達標(biāo)記終點位置時停止，按下屏 幕下方結(jié)束對應(yīng)的-鍵，按三次矗鍵后光標(biāo)會置于數(shù)字鍵“ 1 上,然后按“妙方向鍵，選擇數(shù)字，按陽認(rèn)鍵，將掃查器行進的距離輸入到對話框，然后按下校準(zhǔn)鍵，儀器將自動計算出編碼器的步進，編碼器校準(zhǔn)完畢!Ci材/平面1起點5. 自動掃查按蟹I鍵，回主菜單，再按匡鍵進入自動檢測功能，按數(shù)據(jù)記錄對應(yīng)的鍵，按鍵進入“真實位置中“掃查精度的選擇，按方向鍵將數(shù)值改為“0.5 左右，再按I上鍵選擇掃查方向，按左右方向鍵可切換掃查方向。掃查器方向如下列圖:反向4-flE正向按去堆送瞰據(jù)記叩：盃回墓卓卷敢設(shè)置好掃查方向后，按1巫1鍵選中數(shù)據(jù)記錄欄，將掃查器置于被測工件

16、的掃查起點處，按方向鍵或再次按下錄，按所選掃查方向輕輕推動掃查器行進，屏幕上實時生成掃查過程中的A掃信號和TOFD圖譜，掃查結(jié)束后停住掃查器，再次按下二二鍵，儀器會彈出一個提示框，如下列圖:按，鍵，將光標(biāo)焦點置于數(shù)字鍵“ T上，按方向鍵選擇輸入文件名稱, 輸入完畢后按土鍵，儀器將自動以用戶命名的文件來存貯當(dāng)前掃查結(jié)果，如覺 得無需存貯或掃查結(jié)果不佳可按士鍵放棄存貯。掃查時應(yīng)注意以下幾點：1. 掌握正確掃查手法及適當(dāng)掃查速度掃查時，掃查器對稱置于焊縫兩側(cè)，保證探頭耦合良好，勻速直線推進掃查裝置2. 掃查合格TOFD圖像，手動保存圖像，并了解文件名的編制方法1) 信號喪失小于5%2) TOFD檢測

17、顯示中應(yīng)至少包括A掃信號和TOFD圖像3) 直通波與底波的相位正確三、數(shù)據(jù)分析及處理1. 數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)存貯完畢后，按空I鍵回主菜單，按|鍵進入數(shù)據(jù)分析功能，按屏幕 下方輸出對應(yīng)的 負(fù)鍵，再根據(jù)需要，選擇是將文件輸出至U盤還是通過網(wǎng)絡(luò)傳輸入到計算存貯器中，例如將儀器內(nèi)的掃查圖譜文件轉(zhuǎn)至U盤，那么按鍵選中輸出文件至U盤，再按方向鍵儀器會彈出一個對話框：如下列圖所示:對話框左側(cè)為儀器內(nèi)現(xiàn)有文件，按方向鍵選擇要轉(zhuǎn)存的文件，然后按I鍵 將其移至對話框右側(cè)的待拷貝區(qū)，或者按鍵將儀器內(nèi)所有文件都移至待拷貝區(qū)，假設(shè)發(fā)現(xiàn)有誤選中的文件，可按切換鍵將光標(biāo)焦點切換到待拷貝區(qū)，用方向 鍵選中誤選文件，再按鍵將其從待拷

18、貝區(qū)中移除，或按三|鍵將所有待拷貝 文件全部移除，選擇完畢后，按確認(rèn)鍵儀器將自動把待拷貝區(qū)內(nèi)的文件全部復(fù)至 到U盤上。2. 數(shù)據(jù)調(diào)用在儀器上也可以進行數(shù)據(jù)的分析，在數(shù)據(jù)分析狀態(tài)下，按Id鍵，在儀器彈 出的對話框中，按方向鍵選擇選中要分析的圖譜文件，然后按 岡色鍵，儀器將打 開該文件，如下列圖：或者將數(shù)據(jù)復(fù)制到電腦上，用分析軟件翻開，再來分析在分析軟件中點擊翻開，再選中需要分析的文件，雙擊鼠標(biāo)，文件會自動被調(diào)用:3. 缺陷的標(biāo)記在圖像區(qū)域內(nèi)有一個紅色十字光標(biāo)，縱向用于對缺陷深度Z軸進行定位， 橫向用于對缺陷在焊縫長度方向的距離 X軸光標(biāo)中心有一個曲線指針，用于 缺陷長度測量時擬合缺陷邊緣時使用。

19、使用拋物線分析光標(biāo)的原因：如上圖，在探頭移動的時候，其首先是偏擴散聲束發(fā)現(xiàn)缺陷， 但由于其聲程很長，聲波到達接收探頭的時間比擬長，因A掃的橫坐 標(biāo)是時間軸，所以在A掃顯示上回波會比擬靠后，而主聲束因其聲程 較短，所以被接受探頭接受的時間最早，在A掃上顯示也是最靠近直 通波的，也是缺陷最真實的端點位置，因為其沒有角度的影響，所以 此端點應(yīng)該與實際缺陷位置誤差最小。同時我們根據(jù)這種關(guān)系，我們也可以了解到，工件厚度越大時， 我們使用的探頭角度越大，其使用的探頭擴散角實際上也是越大，那 么同一大小的缺陷顯示的弧度應(yīng)該是更大。由上圖可知，在TOFD探頭掃查是，首先是偏聲束1發(fā)現(xiàn)缺陷，但由于聲 程長，到達

20、接收探頭的時間比擬長，使得其在灰度圖上出現(xiàn)的時間較晚， 在灰度 圖上更靠近底面位置。在實際測量中，我們采用拋物線光標(biāo)進行擬合測量就能夠 得到更加準(zhǔn)確的測量結(jié)果。在儀器上，TOFD圖像中缺陷的測長、測高及測深的方法，首先在數(shù)據(jù)分析 狀態(tài)下翻開文件后，按屏幕下方缺陷對應(yīng)的 負(fù)鍵，再按I丄鍵標(biāo)記缺陷，儀器 上會彈出測量對話框。測長：用方向鍵移動光標(biāo)，選擇測長，然后按鍵，首先按鍵選擇分析線，按方向鍵移動紅色分析線找到缺陷的起始端點即曲線指針與缺陷弧邊擬合最正確時，按隨？鍵，;再移動光標(biāo)找到缺陷長度的終止邊端后，再次按下土1鍵，長度測量完畢，其結(jié)果顯示記錄在儀器內(nèi)測高：按壬r.鍵，彈出缺陷測量對話框，用

21、方向鍵選擇測高，按 確色鍵用方向鍵移動十字光標(biāo)，找到缺陷上端點深度位置，此時應(yīng)注意上下端點相位關(guān)系，本儀器直通波起始脈沖為正向周期，因此上端點信號起始脈 沖周期因為負(fù)向，下端點為正向，按下I竺討，再用方向鍵移動紅色光標(biāo)，找到下端點信號位置后，再次按下 贋巴鍵, 測高完畢，那么該結(jié)果被保存儀器內(nèi)。測高時應(yīng)注意，測量缺陷自身高度，應(yīng) 選擇上下端點深度差最大的位置進行測量，應(yīng)在同一掃描線上進行測量。如 下列圖：測深按.鍵，彈出缺陷測量對話框，用方向他選擇測深，按沁鍵BWI缺陷深度的測量是測量上端點距離直通波最近的一個點即缺陷深度最 淺的位置。該參數(shù)主要描述的是缺陷深度方向的起點。測量完畢后點擊記錄缺

22、陷按鈕，那么該缺陷被存儲下來:如果要讀取該缺陷的各項參數(shù)，請點擊 文件一檢測結(jié)果，如下左圖 界面上會彈出一個對話框顯示所測缺陷的各項參數(shù)。如下右圖4、圖像的后期處理TOFD圖像的根本處理方式：直通波拉直、差分、放大、比照度等的使用方法及根本原理，以及使用效果1直通波和底波消除，增強近外表的分辨力，減少直通波和底面回波對判傷的影響，如圖：直通波與底波消除處理2對由于工件的探傷條件的限制而造成的波形扭曲等進行修正，提高定量 精度，如圖：波形拉直處理3對由于缺陷的形狀而導(dǎo)致端角衍射信號較弱，比照度過低造成判傷困難 的圖像進行必要的處理，為判傷提供較好的視線，如圖：圖像比照度處理4圖形放大處理，如圖:

23、5比照度處理在掃查耦合條件不良時，得到的圖像往往由于靈敏度太低而造成圖像不清晰，因此通過后期的數(shù)字增益法提高原始波形靈敏度，使得圖像更加清晰6) SAFT處理經(jīng)過SAFT處理后能夠有效的消除圖像上擴散聲束所形成的影像從而使得成像后的圖形更清晰，復(fù)原缺陷真實反映四、TOFD分層檢測:多對探頭檢測時，需對每一組探頭對進行分別的 PCS調(diào)整和時間窗的設(shè)置， 且分層與分層之間在深度方向還應(yīng)有 25%勺覆蓋區(qū)域。因此設(shè)置多通道時相對一 對探頭探傷要為復(fù)雜。1分層厚度確實定根據(jù)被檢測工件的厚度按標(biāo)準(zhǔn)來進行分層檢測的區(qū)域， 詳見附表 例如：工件厚度為90伽，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，應(yīng)采用兩組探頭分兩層進行檢測，分層 規(guī)定第一層要求覆蓋02/5t,即為036伽，第二層要求覆蓋2/5tt，即為3690伽2PCS確實定確定了分層的區(qū)域后，再根據(jù)每一層檢測的范圍來計算出PCS，仍以上例90mm工件為例：第一層覆蓋范圍為036伽，那么進入PCS計算中將分層起點輸入“0，分層 終點輸入為“ 36再輸入楔塊角度，再計算，然后按計算出的 PCS調(diào)整掃第一組 探頭的中心間距，調(diào)好后按應(yīng)用鍵，將參數(shù)復(fù)制到 TOFD1通道中。第二去覆蓋范圍為3690伽，那么將分層起點輸