TOFD超声波衍射时差法原理.ppt

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1、培训教程 TOFD 超声波衍射时差法,也叫“裂纹端点衍射法”或“尖端反射法”,中国工业检验检测网 http:/,Source:NDT On-line,什么是 TOFD?,衍射时差法(TOFD)是一种依靠从待检试件内部结构（主要是指缺陷）的“端角”和“端点”处得到的衍射能量来检测缺陷的方法。,中国工业检验检测网 http:/,衍射时差技术,衍射现象TOFD原理 实际操作校准TOFD优点和局限性,中国工业检验检测网 http:/,衍射现象,裂纹,中国工业检验检测网 http:/,衍射现象,惠更斯原理:,中国工业检验检测网 http:/,衍射现象,裂纹,衍射波,衍射波,入射波,折射波,向各个方向传播

2、能量低取决于入射角,中国工业检验检测网 http:/,TOFD的基本原理,中国工业检验检测网 http:/,TOFD:典型的设置,发射探头,接收探头,中国工业检验检测网 http:/,A扫信号,发射探头,接收探头,中国工业检验检测网 http:/,相位变化,直通波,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,中国工业检验检测网 http:/,传播时间,发射探头,接收探头,S,S,d,LW,BW,t0,t0,始脉冲,t,中国工业检验检测网 http:/,传播时间,发射探头,接收探头,S,S,d,t0,t0,中国工业检验检测网 http:/,缺陷深度,发射探头,接收探

3、头,S,S,d,t0,t0,中国工业检验检测网 http:/,缺陷自身高度,发射探头,接收探头,2S,d1,d2,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0.1 mm)。,中国工业检验检测网 http:/,一些典型缺陷,向外表面延伸的缺陷向内表面延伸的缺陷水平方向的平面形缺陷,中国工业检验检测网 http:/,向外表面延伸的裂纹,发射探头,接收探头,没有直通波,中国工业检验检测网 http:/,向内表面延伸的裂纹,发射探头,接收探头,中国工业检验检测网 http:/,水平方向的平面形缺陷(层间未熔,冷夹

4、层),发射探头,接收探头,中国工业检验检测网 http:/,数据显示,波幅,时间,A扫图用带黑度的线表示,中国工业检验检测网 http:/,数据显示,D扫,中国工业检验检测网 http:/,校准工具,A扫,D-scan,c,中国工业检验检测网 http:/,测量工具,A扫,D扫,中国工业检验检测网 http:/,缺陷位置的影响,发射探头,接收探头,S,S,d,t0,t0,中国工业检验检测网 http:/,缺陷位置的不确切性,发射探头,接收探头,S,S,t2,t1,相等时间的轨迹(t1+t2=ct),实际上:绝对深度的最大误差低于10%.,中国工业检验检测网 http:/,横向扫查,上表面,内壁

5、,B扫,直通波,这种扫查会产生典型的 反向抛物线,中国工业检验检测网 http:/,Source:Ginzel,TOFD 扫查图,TOFD 图显示出直通波和内壁回波 加上 波型转换信号以及缺陷反射信号,中国工业检验检测网 http:/,TOFD 扫查图,在一幅好的 TOFD图上可以清晰地看到直通波。一般用于校准。如果待检表面比较干净，则缺陷信号比较 明显。,中国工业检验检测网 http:/,校准,A扫,D扫,c,PCS（探头入射点间距离）,壁厚,速度,探头延时,横向波或 内壁反射信号,典型的多通道UT仪器用户界面友好，还有软件向导。,中国工业检验检测网 http:/,TOFD的优点,对于焊缝中

6、部缺陷检出率很高容易检出方向性不好的缺陷可以识别向表面延伸的缺陷通过时间检测缺陷的信号和脉冲反射法相结合时效果更好,中国工业检验检测网 http:/,TOFD 的局限性,在外表面附近有约3mm的盲区内表面附近也可能存在盲区对“噪声”敏感夸大了一些良性的缺陷,如气孔,未熔合。,中国工业检验检测网 http:/,应用 TOFD 技术检测到的缺陷信号,中国工业检验检测网 http:/,近表面裂纹,裂纹上尖端信号将直通波信号打断,2,1,中国工业检验检测网 http:/,X形坡口中部未焊透,上下尖端都有明显的信号,1,2,3,4,中国工业检验检测网 http:/,根部未焊透,直通波的相位与缺陷相位相同,1,2,3,中国工业检验检测网 http:/,侧壁未熔合,能够清晰的看到上下尖端信号,1,2,3,4,中国工业检验检测网 http:/,气孔,气孔信号或单个出现，或成串的出现,1,2,中国工业检验检测网 http:/,横向裂纹,能够看到裂纹的宽波束信号,1,2,3,4,1,2,3,中国工业检验检测网 http:/,根部内凹,内壁反射信号发生扭曲,1,2,3,中国工业检验检测网 http:/,层间未熔合,中国工业检验检测网 http:/,