TOFD 教程課件

1、 衍射現(xiàn)象 衍射的傳統(tǒng)應用 TOFD的原理 應用軟件 規(guī)程和標準 TOFD的優(yōu)點和局限性 R/D Tech 解決方安裂紋衍射波衍射波入射波反射波任何方向任何方向低能量低能量隨入射角而定隨入射角而定 惠更斯原理缺陷上的每一點都產(chǎn)缺陷上的每一點都產(chǎn)生新的球面波生新的球面波入射波引起缺陷的振動入射波引起缺陷的振動 入射波 反射波 入射波 缺陷的邊界發(fā)射衍射波 在所有的方向發(fā)射柱面波或球面波 幅度一般比反射波低2030dB狹縫或裂紋狹縫或裂紋 尖端衍射方法 (伴生脈沖觀測技術)時間幅度22尖端衍射波尖端衍射波11端角反射波端角反射波TOF角度角度傳播時間傳播時間, 角度角度 & 速度速度 頂點頂點發(fā)射

2、探頭接收探頭爬波上部尖端下部尖端背面反射波 2個探頭 (發(fā)射, 接收) 寬束縱波 以焊縫中心對稱布置 爬波(表面下的LW爬波) 背面反射波 衍射信號的探測 (高的接收靈敏度)發(fā)射探頭接收探頭爬波LW上尖端上尖端下尖端下尖端背面反射波背面反射波BW爬波LW上尖端上尖端下尖端下尖端背面反射波背面反射波BW+-+-用沒有檢波的A掃描顯示相位的變化 依據(jù): 傳播時間的精確測量 簡單的三角方程 由計算機完成發(fā)射探頭接收探頭SSdLWBWt0t0始脈沖t02222tcdStcTSttB22022LBttSTSc2222發(fā)射探頭接收探頭SSdt0t0PCSTSPCS2(探頭中心距離)cSttL2202202

3、22Sttcd發(fā)射探頭接收探頭2Sd112ddhd2通過對傳輸時間的測量來計算缺陷得到高度, 可以達到很準確的程度. 在實際裂紋上測量精度可達到1mm (人工裂紋可以達到0.1mm)發(fā)射探頭接收探頭裂紋尖端裂紋尖端背面反射背面反射BW水平波被屏蔽水平波被屏蔽沒有水平波沒有水平波發(fā)射探頭接收探頭水平表面波水平表面波LWTip背面回波被屏蔽背面回波被屏蔽沒有背面沒有背面回波回波發(fā)射探頭接收探頭水平表面波水平表面波LW背面反射波背面反射波BW反射回波反射回波反射信號 一般結(jié)構(gòu) 探頭需要考慮的事項 數(shù)據(jù)處理和傳送 控制器 掃描類型編碼器位置編碼器位置磁性輪磁性輪UT 探頭探頭焊縫焊縫斷層掃描圖斷層掃描

4、圖控制器控制器探頭探頭斷層掃描圖斷層掃描圖 波型 縱波: 最快速的波, 最容易解析, 沒有變形波的干擾 (SW). 較強的衍射信號. 角度 產(chǎn)生的衍射信號的角度和幅度兩者之間的關系, 缺陷高度的測量精度, 檢驗量.多數(shù)情況下: 60 是好的選擇. 時間范圍的確定 以時間測量為基礎, 短的超聲波脈沖 (UT 儀器的重要特性: 探頭的激發(fā)參數(shù)), 與常規(guī)方法比有較高的頻率 寬束的覆蓋需要檢驗的體積 由于是高頻 小的探頭孔徑 低的年個米毫年第微 綜合考慮探頭孔徑 所有的沒有檢波信號的處理 需要強大的計算能力 Mass amount of complex signals requires a simp

5、le way to visualize the data 冗長懂得計算要求 使用簡單的工具白色白色+黑色黑色-振幅時間時間A掃描圖形被灰色的編碼條紋取代掃描圖形被灰色的編碼條紋取代大量的數(shù)據(jù)狀態(tài)信息是重要的D-掃描掃描上上表面表面背面背面A-掃描掃描LWBWA-掃描掃描D-掃描掃描探頭間距探頭間距t0t0TcLWBW探頭間距探頭間距, 標記標記, 速度速度, 探頭探頭延遲延遲, 爬波或背爬波或背面波面波不是所有的參量都已知不是所有的參量都已知A-掃描掃描D-掃描掃描指南指南t1t2lPt1,t2 d1, d2 和 h 是自動計算d1d1h計算方法的建立計算方法的建立編碼器位置編碼器位置磁性輪磁

6、性輪UT 探頭探頭焊縫焊縫使用很簡單的磁性輪使用很簡單的磁性輪手動手動 (或電動或電動)單軸位置編碼單軸位置編碼2個主探頭必須有效控制個主探頭必須有效控制 (PE)探頭分開的距離必須是精探頭分開的距離必須是精確的但不是固定的確的但不是固定的焊縫焊縫非平行的或非平行的或D-掃描掃描 或線掃描或線掃描探頭聲束方向垂探頭聲束方向垂直與焊縫直與焊縫能發(fā)現(xiàn)的最小尺能發(fā)現(xiàn)的最小尺寸寸高速檢查高速檢查檢查焊縫所使用檢查焊縫所使用的最高頻率的最高頻率局限性: 當探頭與缺陷的相對位置是對稱的時候,缺陷的深度定位是準確的. 缺陷的橫向位置不知道發(fā)射探頭接收探頭SSdt0t0 x發(fā)射探頭接收探頭SSt2t1時間軌跡

7、常數(shù)時間軌跡常數(shù)(t1+t2=ct)dmindmax實際應用:絕對深度位置誤差低于10%缺陷自身高度的測量誤差可以忽略.處于背面位置的小缺陷應引起注意處于背面位置的小缺陷應引起注意.焊縫焊縫側(cè)向橫斷面?zhèn)认驒M斷面或或B-掃描掃描相對于探頭聲束相對于探頭聲束方向探頭平行于方向探頭平行于焊縫移動焊縫移動爬波位置和尺寸的精位置和尺寸的精度度檢查焊縫時的局限性: 焊縫余高經(jīng)常不能進行掃描或降低掃描效果上表面上表面背面背面B-掃描掃描爬波爬波這一類型的掃描產(chǎn)生一個典型的反演拋物線這一類型的掃描產(chǎn)生一個典型的反演拋物線當探頭對稱的當探頭對稱的越過缺陷是所越過缺陷是所用時間是最小用時間是最小的的 TOFD技術

8、的設置和校準指南, BS 7706 (1993) 詳細文件提供TOFD應用指南 數(shù)據(jù)判斷指南 典型焊接缺陷的實例 用于缺陷檢測和尺寸測量的TOFD技術方法, CENV 583-6 (1997) 初步的標準 對于不同的壁厚探頭參數(shù)推薦表, (頻率, 晶片尺寸, 名譽角度) 在線, 體積檢測 非常快的掃描 設置不依賴于焊縫的結(jié)構(gòu)形式 準確的缺陷尺寸測量能力 對各種類型的缺陷很敏感 對缺陷的方位不敏感 波幅對聲學耦合不敏感A-掃描掃描D-掃描掃描LWBW上表面上表面背面背面 “看” 每件事物 分析困難 Effect of lateral defect position (縱向掃描) “存在死區(qū)”發(fā)射探頭接收探頭爬波耦合劑厚度的變化耦合劑厚度的變化 傳播時間的改變傳播時間的改變發(fā)射探頭接收探頭爬波錯邊的變化錯邊的變化 傳播時間的改變傳播時間的改變發(fā)射探頭接收探頭爬波小的機械探頭分開距離的變化小的機械探頭分開距離的變化 傳播距離的改變傳播距離的改變 TOFD: 是的 但是: 不能忽略超聲波脈沖技術標準提供的優(yōu)勢 解決方案: 在不降低掃描速度的前提下同時做TOFD and PE斷層掃描系統(tǒng)斷層掃描系統(tǒng) 同時獲得并分析同時獲得并分析 TOFD and PETOFDPE 45 SWPE 60 SW 體積小, 重量輕