生气汤绘本
TOFD缺陷图谱分析
岳庚新;岳更晖;赵远
【摘 要】In order to accurately detect, locate, quantify and finalize the design evaluation weld defects of boiler, pressure vesl and pressure pipe, it adopted the method of TOFD(time of flight diffraction). This method is a kind of effective ultrasonic nondestructive method bad on diffraction echo signal to discriminate defect, it posss some advantages, such as fast detection speed, high precision, high defect detection rate, accurate positioning, defect size can be obtained, economical and convenient and so on. Using TOFD method, by obrving the pha relationship of defect diffraction wave pha and direct wave firstly, it determined the defect kind (open rack on upper surface, open rack on lower surface, buried type), different types of defect map possd different measurement ways, then by moving coordinates to determine the defect depth, width and length.%为了能准确检测锅炉、 压力容器和压力管道焊缝的缺陷,并对缺陷进行定位、 定量和定型评价,采用了超声波衍射时差法TOFD(time of flight diffraction),该方法是一种基于衍射
回波信号进行缺陷判别的非常有效的超声无损检测方法,具有检测速度快、 精度高、 缺陷检出率高、 定位准确、 可获得缺陷尺寸、 经济方便等优势.TOFD法首先通过观察缺陷衍射波的相位和直通波的相位关系,确定缺陷是哪类缺陷(上表面开口型、下表面开口型、埋藏型).不同类型的缺陷图谱具有不同的测量方式,然后通过坐标的移动来确定缺陷的深度、 宽度和长度.最长的运河
【期刊名称】《焊管》
【年(卷),期】薄谷开来2017(040)003
【总页数】4页(P44-47)
【关键词】超声波衍射时差法;衍射回波;缺陷图谱
【作 者】岳庚新;岳更晖;赵远
【作者单位】天津诚信达金属检测技术有限公司, 天津 300384;甘肃政法学院, 兰州 730000;天津诚信达金属检测技术有限公司, 天津 300384
【正文语种】调研提纲格式中 文
【中图分类】TG441.7
Abstract:In order to accurately detect,locate,quantify and finalize the design evaluation weld defects of boiler,pressure vesl and pressure pipe,it adopted the method of TOFD（time of flight diffraction）.This method is a kind of effective ultrasonic nondestructive method bad on diffraction echo signal to discriminate defect,it posss some advantages,such as fast detection speed,high precision,high defect detection rate,accurate positioning,defect size can be obtained,economical and convenient and so on.Using TOFD method,by obrving the pha relationship of defect diffraction wave pha and direct wave firstly,it determined the defect kind（open rack on upper surface,open rack on lower surface,buried type）,different types of defect map possd different measurement ways,then by moving coordinates to determine the defect depth,width and length.
Key words:time of flight diffraction(TOFD);diffraction signals;defect map
超声衍射时差技术TOFD（time of flight diffraction）是20世纪70年代末由英国Harwell实验室的Silk和Lidington提出来的。随后在英国的核工业领域中，为了减少缺陷高度测量的失误，精确地进行断裂力学分析，TOFD技术得到了大力发展，为设备的可用性评估提供了精确的实验数据。之后随着对该技术的深入理解，凭借其检测的快速性和尺寸测量的可靠性，TOFD技术在天然气和石油化工等工业领域得到了广泛的应用。现今TOFD技术也逐渐广泛的应用于锅炉、压力容器和压力管道焊缝等缺陷检测和定位、定量、定型评价。在核电、建筑、石化等工业后壁容器和管道方面诸多应用，可以用TOFD技术来完成其他方法无法完成的检测，并实现了在工件焊接和使用过程中的实时检测，来监视缺陷的生长情况。
TOFD检测方法通常采用一发一收的一对纵波斜探头，依靠发射探头发出的超声波与缺陷端部的相互作用，使缺陷端部在较大角度范围内产生衍射波，接收探头能够接收衍射波，从而确定缺陷的存在，其原理如图1所示。当缺陷位于两探头中心，已知声速C及缺陷下端点衍射信号传播时间t，则可根据下式求出缺陷下端点位置d下。
以直通波信号为基准，缺陷上端点的深度d上可由直通波与衍射脉冲的传播时差tD算出，见公式（2），求出缺陷在上下端点的位置，则可求出缺陷的深度h=d上-d下。
由图1可见，直通波和底波分别对应于发射探头与接收探头之间的最短声程及最长声程，在不考虑波形转换的情况下，材料中产生的任何缺陷均在直通波与底波之间到达。TOFD检测方法形成的灰色图谱不同于以往的超声波脉冲反射检测形成的A扫显示也不同于射线检测中的底片。TOFD数据的二维显示，是将扫查过程中采集的A扫信号连续拼接而成，一个轴代表探头移动距离，另一个轴代表深度，一般用灰色表示A扫描信号的幅度值，其中即包含了衍射波的传播时间，又包含了整个扫查的长度，以此对缺陷有了更精确的定位和定量依据。
与普通常规超声检测方法相比TOFD检测技术具有较多的优势。TOFD检测效率高，只需要做线性扫查就能完成焊缝的检测，并且可以同时安装不同角度的探头，对于较厚的焊缝也可实现一次完成检测，远远超过传统的超声检测；TOFD检测技术应用声波的衍生信号，通过计算衍射时差法确定缺陷的高度，具有高灵敏度、高精度，同时缺陷的图谱记录完整，可后续的应用相应的分析软件进行处理，重复性好，因此也就避免缺陷的漏检和误判。TOFD检测技术不会因焊缝的结果和缺陷的方向而影响检测结果，其检测结果具有较高的稳定性，几乎不受其他因素影响，TOFD检测技术更灵活，可根据现场实际情况选择自动检测或手动检测。但是TOFD检测技术也存在着一定的局限性，过高的灵敏度导致夸
大焊缝中的良性缺陷，在工件表面1～3 mm的盲区，对检测人员的素质和能力要求很高，尤其是对图谱分析最为关键，需要进行专业的培训。
为了验证TOFD检测的准确性和可靠性，利用TOFD设备对厚度为16 mm的标准试块进行9次试验，并与真实厚度标定结果进行对比，见图2。
TOFD分析软件标定值与真实厚度的标准差值为 0.16 mm，分析软件测量厚度平均值为16.13 mm，总体数值要大于真实值，这主要是人为主观因素的影响，及考虑检测过程中试块平整程度、耦合剂的厚度变化、探头楔块的磨损程度等因素对检测数据的影响。此次采用的TOFD检测分析误差在合理的范围之内。
在对于TOFD图谱进行缺陷分析和测量时，首先要对图谱上的所有信号进行臻别，观察缺陷信号的相位、出现的位置和固有信号的变化等，从而判别缺陷的类型，根据不同类型的缺陷采用不同的测量方法和数据处理手段。
2.2.1 上表面开口型缺陷
如图3所示，上表面开口型缺陷只有下端点信号，缺陷信号相位和直通波信号的相位一致，
且直通波信号减弱、消失或变形。
通过测量缺陷高度7.5 mm，长度19.4 mm。在测量高度时首先调校零点，通过直通波第一个波峰，将红色坐标水平移动到缺陷上方，然后垂直移动红色坐标到缺陷的第一个波峰位置，即高度7.5 mm。测量长度时将红坐标与缺陷的左侧拟合，将蓝色坐标与缺陷的右侧拟合，即长度为19.4mm。由于是上开口型缺陷，因此深度为0mm。
2.2.2 下表面开口型缺陷
如图4所示，下表面开口型缺陷只有上端点，缺陷信号相位和直通波信号的相位相反，底面反射波减弱、延迟或变形。鸡蛋炒胡萝卜
通过测量缺陷高度 4.9 mm，长度19 mm，深度12.8 mm。在测量高度时首先调校零点，通过直通波第一个波峰，将红色坐标水平移动到缺陷上方，然后垂直移动红色坐标到缺陷的第一个波谷位置，即高度7.4 mm。测量长度时将红坐标与缺陷的左侧拟合，将蓝色坐标与缺陷的右侧拟合，即长度为19 mm。深度测量时先调零，然后将红色左边垂直移动到底面反射波第一个波谷的位置，即深度为12.8 mm。
2.2.3 埋藏型缺陷
如图5所示，点状埋藏缺陷双曲线弧状，且与拟合弧形光标重合，无可测量长度和高度。
如图6所示，条状埋藏缺陷显示为长条状，可见上下两个端点产生的衍射信号，且靠近底面处端点产生的衍射信号相位与直通波相位相同，靠近扫查面处端点长生的衍射信号相位与直通波相位相反。美容仪怎么用
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由于此埋藏缺陷的上端点被直通波覆盖，因此在进行测量的时候先通过软件拉直直通波，再去直通波，把缺陷的上端点衍射波显露出来，然后调校零点，再将红色坐标移动到缺陷的上端点衍射波距离直通波最近的第一个波谷位置，图像为黑色部分，此时为缺陷的深度值，即5.6 mm。
如图7所示宽度测量，将蓝色左边移到下端点衍射波的最底的波谷处，用蓝色坐标值减去红色坐标值即为缺陷宽度，即3.4 mm。皿组词
如图8所示，长度的测量较简单。将红色坐标和缺陷的最左端拟合，蓝色坐标和缺陷的最右端拟合，蓝色坐标值减去红色坐标值为缺陷的长度，即34.2mm。
当分析TOFD缺陷图谱的时候，首先通过观察缺陷衍射波的相位和直通波的相位关系，确定此缺陷是哪类缺陷（上表面开口型、下表面开口型、埋藏型），不同类型的缺陷图谱具有不同的测量方式，然后通过坐标的移动来确定缺陷的深度、宽度和长度。因为TOFD扫查方式采用大扩散角探头，所以接收到的信号比教多，而且杂，细小的合格缺陷也会检测出来，超声波在传播的过程中不可预知性和状态多样性，所以分析缺陷的时候需非常谨慎小心，尽量根据合理的程序进行整理和优化图谱，保持原始数据采集要清晰和完整。
