TOFD技术.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,TOFD,技术介绍,TOFD,超声波衍射时差法,也叫,“,裂纹端点衍射法,”,或,“,尖端反射法,”,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。,TOFD,认可,TOFD,已经得到,ASTM E2373-04,，,ASME VIII Code 2235,，,CEN ENV 583-6(2000),，,BS 7706(1993),，,KINT project TO 98-54,等标准的认可。,TOFD,对于判定缺陷的真实性和准确定量上十分有效。,同时，,TOFD,可以和脉冲反射法相互取长补短。例如，检出焊缝中部的缺陷，判断缺陷是否向表面延伸等就是它的强项。,TOFD,认可,目前，在美国和日本应用较多的,TOFD,检测验收标准是美国,ASME Code Case 2235-6,，,它是,根据,ASME,VIII,卷,Division 1,，,papa.UW-11,（,a,）,和,ASME,VIII,卷,Division 2,，,Table AF-241.1,的要求在进行射线检验时，解答了在什么条件和限制下可以使用超声波检测替代射线检测。,ASME Code Case 2235，,它是国外一些权威机构经过10多年的联合试验研究制订出的一个,TOFD,检测验收标准，并于1996年开始应用。最初的版本适用范围为4英寸以上的焊缝，2000年推广到0.5英寸以上的焊缝。,衍射时差技术,TOFD,发展简史,衍射现象,TOFD,原理,实际操作,标准,TOFD,优点和局限性,TOFD,发展简史,七十年代中期由,UKAEA Harwell,发现的,定量很准,成为了一种标准的定量技术,在九十年代初,，,线形,TOFD,开始用于管线,单独使用,TOFD,的检出率很高,衍射现象,裂纹,衍射波,衍射波,入射波,折射波,衍射现象,惠更斯原理:,缺陷上的每一个点都产生出一个球面子波。,入射波使缺陷产生振动。,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,能量低,衍射方向不取决于入射角,TOFD,的基本原理,TOFD:,典型的设置,发射探头,接收探头,横向波,上端点,下端点,内壁反射信号,A,扫信号,发射探头,接收探头,横向波,LW,上端点,下端点,内壁反射波,BW,相位变化,横向波,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,传播时间,发射探头,接收探头,S,S,d,LW,BW,t,0,t,0,始脉冲,t,传播时间,发射探头,接收探头,S,S,d,t,0,t,0,缺陷深度,发射探头,接收探头,S,S,d,t,0,t,0,缺陷自身高度,发射探头,接收探头,2,S,d,1,d,2,由于计算自身高度只需要测量时间,所以垂直方向定量会很准确。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,)。,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,向外表面延伸的裂纹,发射探头,接收探头,裂纹尖端,内壁反射波,BW,横向波被隔开了,没有横向波,向内表面延伸的裂纹,发射探头,接收探头,横向波,LW,尖端信号,内壁反射信号被隔开了,没有内壁反射波,水平方向的平面形缺陷,(,层间未熔,冷夹层),发射探头,接收探头,横向波,LW,内壁反射波,BW,反射回波,反射信号,数据显示,白色,+,黑色,-,波幅,时间,时间,A,扫图用带黑度的线表示,数据显示,D,扫,上表面,内壁,A,扫,LW,BW,校准工具,A,扫,D-scan,PCS,t,0,t,0,T,c,LW,BW,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,不需要知道所有的参数,测量工具,A,扫,D,扫,指针,t,1,t,2,l,P,t,1,t,2,自动计算,d,1,d,2,和,h,d,1,d,1,h,内置的计算器,缺陷位置的影响,发射探头,接收探头,S,S,d,t,0,t,0,x,缺陷位置的不确切性,发射探头,接收探头,S,S,t,2,t,1,相等时间的轨迹,(t,1,+t,2,=c,t,),d,min,d,max,实际上,:,绝对深度的最大误差低于壁厚,10%.,内部（小）缺陷的高度估计误差是可以忽略的,。,横向扫查,上表面,内壁,B,扫,横向波,这种扫查会产生典型的 反向抛物线,当探头相对于缺陷对称时时间最短,。,校准,A,扫,D,扫,PCS,t,0,t,0,T,c,LW,BW,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。,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缺陷信号比较 明显。,内壁反射很强。,典型,TOFD,成像,直通波,底面回波,不同类型缺陷在,TOFD,中的显示,近表面裂纹,裂纹阻挡了直通波，下尖端衍射信号显示在,A-,扫描中。,2,1,根部未焊透,注意上下尖端的两个信号,1,2,3,4,根部未熔合,注意直通波和缺陷信号之间的波形相位转换,1,2,3,侧壁未熔合,注意上下尖端的两个信号,1,2,3,4,气孔,密集型气孔,1,2,横向裂纹,在直通波上我们可以看到宽波束在缺陷上的反映。,1,2,3,4,1,2,3,根部内凹,底面回波产生变形,1,2,3,层间未熔合,横向波线性化,发射探头,接收探头,横向波,耦合剂厚度变化,时间改变,横向波线性化,发射探头,接收探头,横向波,探头间距有小的变化,时间改变,Source:Sonomatic,TOFD,可靠性,意大利,SAIPEM,公司经过研究表明,TOFD,检出率较高,将,TOFD,和脉冲反射法相结合时检出率更高,TOFD,的优点,缺陷检出率很高,TOFD,技术的重复性非常好，缺陷误报率非常低,容易检出方向性不好的缺陷,可以识别向表面延伸的缺陷,采用,TOFD,和脉冲回波相结合，可以实现,100%,焊缝覆盖。,沿焊缝作一维扫查，具有较高的检测速度。,缺陷定量、定位精度高。,根据,TOFD,可进行,ECA,分析（缺陷寿命,评估）。,TOFD,的局限性,在上表面附近盲区,对,“,噪声,”,敏感,夸大了一些良性的缺陷,如气孔,冷夹层,内部未熔合。,使用及分析需要经过理论培训,注意标准问题(国内标准有待完善),TOFD,结语,TOFD,设置正确时是一种很好的缺陷定量和定位方法；,根据标准和检出率的要求把,TOFD,和脉冲反射法相结合。,