蘇州市焊縫無損檢測對接焊縫X射線檢測

時間：2021-09-23

1. 什么是衍射時差法

衍射時差法(Time of Flight Diffraction,簡稱TOFD)是利用缺陷部位的衍射波信號來檢測缺陷并測定缺陷尺寸的一種超聲檢測方法.檢測時,通常使用一對寬聲束、寬頻帶的縱波斜探頭,探頭相對于焊縫兩側布置,采用一發(fā)一收的模式,如圖1所示.該方法早是由英國原子能管理局國家無損檢測中心哈威爾實驗室的M·G·Silk根據(jù)超聲波衍射現(xiàn)象首先提出來的.

圖1 衍射現(xiàn)象

2. 衍射時差法的接收信號和圖像

a. 平板工件 b. 凸面工件 c. 凹面工件

圖2 不同曲面工件中超聲波傳播途徑

TOFD方法一般將探頭對稱分布于焊縫兩側,在工件無缺陷的部位,**超聲脈沖后,首先到達接收探頭的是直通波,然后是底面反射波.當工件中存在缺陷時,在直通波和底面反射波之間,接收探頭還會接收到缺陷產(chǎn)生的衍射波.除上述波外,還有缺陷部位和底面因波型轉換產(chǎn)生的橫波,因橫波波速小于縱波,因而一般會遲于底面反射縱波到達接收探頭,工件中的超聲波傳播途徑如圖2所示.缺陷處A掃描信號如圖3所示.

圖3 缺陷處A掃描信號z89g88l5ysqw

TOFD檢測顯示包括A掃描信號和TOFD圖像,其中A掃描信號使用射頻形式,而TOFD圖像則是將每個A掃描信號顯示一維圖像線條,位置與聲程相對應,以灰度表示信號幅度,將掃描過程中采集到的連續(xù)的A掃描信號形成的圖像線條沿探頭的運動方向拼接成二維視圖,一個軸代表探頭移動距離,另一個軸代表掃查面至底面的深度,這樣就形成TOFD圖像.

從圖3所示的A掃描信號中,我們可看到信號的相位變化：直通波與底面反射波的相位是相反的,缺陷的上端點和下端點的衍射波相位也是相反的,而缺陷的下端點與直通波的相位是相同的,缺陷的上端點與底面反射波的相位是相同的.

圖4所示為含埋藏缺陷的平板對接焊接接頭的檢測顯示示意圖,圖中右下方為TOFD圖像,右上方為從TOFD圖像中缺陷部位提取的一個A掃描信號,其中包括直通波、上端點衍射波、下端點衍射波和底面反射波.

圖4 TOFD檢測顯示示意圖(含埋藏缺陷)

3. 缺陷埋藏深度和自身高度的確定

在平板工件中,為了計算缺陷的深度和自身高度,若設定探頭中心間距為2a,缺陷上端點的深度為d1,缺陷距焊縫中心的偏移量為b,如圖5所示.

從圖5所示的幾何關系,有：

式中：c ——聲速；

T ——超聲波傳播的總時間；

t0 ——超聲波在探頭斜楔中傳播的時間

假定缺陷位于焊縫中心線上,此時有：b＝0,所得d1?。?/p>

若以直通波為參考起點,并假定b＝0,并設缺陷上端點的衍射波與直通波間的傳播時間差為Δt,則上式可轉化為：

式中：c ——聲速；

Δt ——缺陷上端點的衍射波與直通波間的傳播時間差；

2a ——探頭中心間距.

缺陷下端點與掃查面間的距離用d2表示,同理,可計算出缺陷下端點的深度d2.則缺陷的自身高度(H)為：

H＝d2－d1

4. 衍射時差法的掃查方式

TOFD的掃查方式一般分為非平行掃查、偏置非平行掃查和平行掃查三種形式,如圖6所示.圖6a.所示的掃查方式是非平行掃查,它是指探頭的運動方向與聲束方向垂直的掃查方式,比如在焊縫檢測時,探頭對稱分布于焊縫中心線兩側并沿焊縫長度方向進行掃查,這種掃查就屬于非平行掃查.初始掃查時一般采用這種方式,用于缺陷的快速檢測和缺陷長度的測定,并可大致測定缺陷自身高度,但無法確定缺陷距焊縫中心線的偏移量.偏置非平行掃查是指偏移焊縫中心線一定距離的非平行掃查,如圖6b.所示,該掃查方式可增大檢測范圍,提高缺陷自身高度與缺陷位置的測量精度,并有助于降低表面盲區(qū)高度.平行掃查是指探頭的運動方向與聲束方向平行的掃查方式,如圖6c.所示,這種掃查是對已發(fā)現(xiàn)的缺陷,以改進缺陷定位和缺陷自身高度測定的準確性,并為缺陷定性提供更多的信息.

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