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1、TOFD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”,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)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
2、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,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
3、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,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(
4、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,相等时间的轨迹(t1+t2=ct),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,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
5、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,
6、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,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,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,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。解释比较困难注意标准问题 (有待解决),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。,
