(培训课件)TOFD – 超声波衍射时差法.ppt

PipeWIZARD 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” 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 还没有被管线标准认可 (仅仅有少数的标准中有关于TOFD的内容) 然而, 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。 衍射时差技术 TOFD发展简史 衍射现象 以往对衍射的利用 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 在八十年代早期，以横向的方式用于PISC II和DDT系统 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 衍射现象 惠更斯原理: 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 取决于入射角 槽或裂纹 以往对衍射的利用 端点衍射法 (伴生脉冲观察法 - SPOT) 时间, 角度 和 声速  高度 TOFD的基本原理  TOFD: 典型的设置 发射探头 接收探头 A扫信号 发射探头 接收探头 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 t0 t0 始脉冲 t 传播时间 发射探头 接收探头 S S d t0 t0 缺陷深度 发射探头 接收探头 S S d t0 t0 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 )。 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 没有横向波 向内表面延伸的裂纹 发射探头 接收探头 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 数据显示 波幅 时间 A扫图用带黑度的线表示 数据显示 D扫 校准工具 A扫 D-scan c 测量工具 A扫 D扫 缺陷位置的影响 发射探头 接收探头 S S d t0 t0 缺陷位置的不确切性 发射探头 接收探头 S S t2 t1 实际上: 绝对深度的最大误差低于10 %. 内部（小）缺陷的高度估计误差是可以忽略的 。 特别应注意靠近内壁的小缺陷 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 TOFD 扫查图 TOFD 图显示出横向波和内壁回波 加上 SW横波信号以及缺陷反射信号 TOFD 扫查图 在一幅好的 TOFD图上可以清晰地看到横向波。 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，可以观察到摇动。 建议 TOFD: 是一种很好的方法 但是: 不要忘记传统的脉冲反射法具有的优势。 解决的方法: 同时使用 TOFD 和脉冲反射法, 而不影响扫查速度。 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。 焊缝1(PL4882) 焊缝 1 (plate 4882) 使用脉冲反射法 TOFD 和脉冲反射法 找出了焊缝中的所有缺陷: 未熔合 (根部) 单侧未熔合 气孔 焊趾线裂纹 平行扫查 D扫 建议 系统允许同时采集和分析TOFD和脉冲反射 信号 横向波线性化 发射探头 接收探头 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 探头间距有小的变化  时间改变 TOFD可靠性 最近的研究表明 TOFD 在用线形扫查时检出率较高 将 TOFD 和脉冲反射法相结合时检出率更高 DDT 板1定量的结果 DDT的实验结果 。左图, 其他各种超声技术的结果; 右图, TOFD的结果 TOFD的优点 对于焊缝中部缺陷检出率很高 容易检出方向性不好的缺陷 可以识别向表面延伸的缺陷 使用横向TOFD模式时, 特别是有信号处理的帮助下缺陷定量很准。 线形模式下的定量精度也可以接受 和脉冲反射法相结合时效果更好 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, 冷夹层, 内部未熔合。 解释比较困难 注意标准问题 (有待解决) 不是真正的校准 (有待解决) TOFD结语 设置正确