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浅谈TOFD超声波衍射时差法


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《 重技术》 一  

浅谈 T F O D超声波衍射 时差法 
姚 建辉 。 ,王金 龙 。 ,李海 波 
(. 国第 一 重 型 机械 集 团公 司 技术 质 量 部 助 理 工程 师 ,黑 龙 江 1中 富 拉 尔基  1 14 ) 6 0 2 

r />摘 要 :从 T F O D超 声 波 衍 射 时差 法 原 理 出发 ,阐述 该 方 法 的 优 点 和局 限性 ,对 使 用 T F O D超 声 波 衍 射 
时 差 法 检测 提 出一 些 建议 。   关 键 词 :T F O D;超声 波 衍 射 时 差 法  中图 分 类号 :T 1 52 + 文 献标 识 码 :B 文 章 编 号 : 1 7 — 3 5 ( 0 7 6 0 3 — 2 G 1 .8 5 6 3 3 5 2 0 )0 — 0 0 0  

T F (i e f l h  irci 1检测是 由英  O D Tm     i t fa t n oFg D f o 国原子 能科学 院 SL IK教授 发 明的 .T F O D检测 技  术 最 早 用 于 缺 陷 的 测 高 。 日本 制 钢 所 是 使 用 以 
T F O D检 测 为 主 的 自动 化 检测 技 术来 替 代 射线 检 

测 。由于现 场安 装任 务 繁重 ,并 且射 线 检测具 有 
局限性 f 防护 问题 和环 保 问题 1 ,目前 我公 司 大量  使用 T F O D超 声 波 衍射 时差 法 f 以下 简 称 T F 1 O D  技 术来 替代射 线 检测 .大 量 节省 了检 测 时间并 缩 
短 了安 装周期 。如煤液 化加 氢反 应器所 有 的 B类 

l 发 射 探 头 ;2 接 收 探 头 ; a 侧 向 波 ;b 一 一 一 一  缺 陷 上 尖 端 ;c 探 头 角 度 ;d 埋 藏 性 缺 陷 ; 一 一   e 缺 陷 下 尖 端 ;f 底 面 回波 。 一 一  

图 1 埋 藏 性 缺 陷 TOFD基 本 结 构   

次 扫查 一定 的长度 ,在 一 次扫 查 中要 求精 确 .当 

焊缝 、独 山子 加 氢反 应器 的上 下段 合拢 缝 等 。 因   此我们 需要 对 T F O D超声 波 衍射 时差 法 有一 定 的  了解 ,以便 能够 正 确运 用 T F O D技术 ,提 高缺 陷 
的检 出率 

声 波脉 冲传 送 到接 收探 头一 端 .第 一 个信 号 就到 
达 接收 探头 的一 端 ,这 个 就是 侧 向波 .侧 向波 是 

在 被 检工 件 表 面 下 传播 。如 果 没 有 缺 陷 的存 在 .  
那 么第二 个 到达接 收探头 的信 号将是 底 面 回波 。  

这两 个信 号 都被 用 作参 考 的 目的 .如 果忽 略 

1 T D超 声 波衍 射 时差 法原理    OF
TF O D技术 是 在 不 连续 缺 陷 的尖 端 产 生 波 形  的转换 ,当它转换 后产 生 衍射 波 。这个 衍射 波覆  盖 了较 大 的角度 范 围 。那 么衍 射波 就会 检测 出所  存 在 的缺陷 。记 录信号 的 飞越 时 间就可 以测 量 出  缺 陷的 高度 ,那 么就 可 以对 缺 陷进 行定 量 .缺 陷  尺 寸通常 是被定 义 为衍 射信 号 的飞越 时 间差 .信 

变形 波 ,那 么在 材料 中缺 陷 的信 号 将在 侧 向波 以   及底 面 回波 之 间 。两 个 波 到达 以后 .从 发 射探 头  到接 收探 头 的路 径就 会 有长 和 短 .显 而易 见 .通  常指 的是 缺陷 下尖 端信 号 。缺 陷 A超信 号 的典 型  模式见图 2 。缺 陷 的 自身 高 度是 缺 陷两 个 尖 端 的 
飞越 时 问差 ,此 时应 该 注意 ,侧 向波 的相位 与底 

号波 幅与缺 陷定量没 有关 系 。  
这个 T F O D技术 包 括 ,有一 定 间距 的超声 波  发 射 与接 收探 头 ( 图 1, 由于 缺 陷尖 端 的方 向 见 )  


a  

b  

c  

d  

波 幅 ;y一 时 间 ;a 侧 向 波 ; b 上 尖 端 ; 一 一  

衍 射波 很微 弱时 .通 常使 用 大角度 的纵波 探 头一 

c 下 尖 端 ;d 底 面 回波 。 一 一  

图 2 埋 藏 性缺 陷 的 A 超信 号 

收 稿 日期 :2 0 — 8 1 0 7 0 — 2:修 回 日期 :2 0 — 9 1   070—7


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20 0 7年第 6期( 1 0期 ) 总 2  

面 回波 的相 位是 相 反 的 ,缺 陷上 尖 端 以及 下 尖 端  的相 位 是相 反 的 。b回波 与 C回波 之 间 的时 间 差  即缺 陷 的 自身 高度 。  

改措施 的一些建 议 :  

对 于上 表面 的盲 区可 以采 用爬 波 扫查 ,可 以 
检测 焊缝 区域 的 近表 面 缺 陷 。对 于底 面 的盲 区 ,   可 以减 少探 头 间距 。或者 是使 用短 的 脉冲 ,或者  增加脉 冲反射 法都可 以减少 盲 区。   对 于高度倾 斜 的缺 陷应该 辅助直 探头检 测 。  

2 优 点和 局 限性 
TF O D超声 波衍射 时差 法 的优 点和局 限性 :   f)T F 1 O D超 声波衍射 时差 法的优 点 对 于焊 

对 缺 陷的定 性需 要长 期 的工作 经验 ,而 且受  人 为 的影 响 。 这就 需 要 我 们 多 做 试 验 ,总 结 经  验 。最 好经 常与 射线 片子 进行 比较 ,增 长 自己 的 
实 际经 验 。  

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  TF O D模 式 时 .特 别 是 有信 号 处 理 的帮 助 下 缺 陷 
定量很 准 。   f 1 T F 超 声 波 衍 射 时 差 法 的 局 限 性     O D 2

对 于定 量 。如 果 是 圆形 缺 陷 和小 条 形 缺 陷 ,  
建 议使用 聚焦探 头 、R T R格删 扫查或 是相 控阵  SE 技 术进行 定量 。  

TF O D技 术 的检 出和 定 量是 可 用 的 ,它 的局 限性  在于在普通的状况下它 的精确性 ,以及盲区的影响 。  
盲 区 扫查 近表 面 时就会 存 在盲 区 。因 为侧    向波 的存 在 。侧 向波 和 缺陷之 间显示 就不 是很 明  显 。在外 表 面附 近 有约 3m 的 盲 区 , 由于底 面   m 回波 的存 在 .同样在底 面也有 盲 区 。  

横 向位 置 的误差  缺 陷 的横 向位置 通常 是假 
定在 两 个探头 的 中间 。实 际上 缺 陷可能 是偏 离 中 

心 线 的 。因此 对 于缺 陷横 行位 置 的判定 应该 辅助 
直探 头或 是格删 扫查 。  

时 间的误 差  减少 时 间误差 可 以用较 窄 的脉  冲和较高 的频率 。   声 速 的误 差  通过 测量 底 面 回波 的延 迟来 校  验声 速 。或者通 过 校验 试块 已知 的长横孔 来 校验 
声速 。  

高度倾 斜 的缺陷 。例 如在 非平 行 扫查 中 的横  向裂纹 。通常难 以检测 出来 。  
对于缺陷的性质有一定的判断力 。准确性不高 。  

定 量 的准确 性

对 较 长 的条形 缺 陷 的测长 精 

度 比较准 确 ,对于 圆形 缺 陷和小 条 形缺 陷 的定 量 

4 结  语   
随着 我 国大直 径 厚 壁 压力 容器 的 日益 增 多 。   尤其 是 现 场组 焊 的厚 度 超过 2 0mm 的压力 容 器  0 

误差 较大 ,对 高度在 2   m 以下 的 面积型 缺 陷测  0m 高精 度很高 。   精度 的误 差  包 括 横 向位置 的误 差 、 时间误 
差 。声 速 的误 差 。  

焊缝 。实施 射线 照相 几 乎是 不可 能 的 。这 就需 要 
TF O D技 术 的推广 。同 时 我们 也 应该 了解这 项 技  术 的局 限性 。以便 能够 正 确 的运用 T F O D检测 技 

3 整 改措 施   
对于 T F O D超声 波衍 射 时 差法 的局 限性 的整 
s  s  s  {   {  

木  ~ 

封 面 图片 :由 一 重 集 团公 司 设 计 制 造 的 ,具 有 独 立 知 识 产 权 的 。  
武汉 钢 铁 集 团 公 司 鄂 钢薄 钢 厂 1 0   5 0 mm 双机 架可 逆 冷 轧机 。  


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