TOFD检测工艺计算

2014-07-27齐文超

创新科技 2014年8期

关键词：扫查偏置盲区

齐文超

（河南省锅炉压力容器安全检测研究院，河南郑州 450016）

TOFD检测工艺计算

齐文超

（河南省锅炉压力容器安全检测研究院，河南郑州 450016）

在TOFD检测中，为了更好地提高检出率，在实际检测中必须对几个关键参数进行计算，如检测区域、时间窗口、扫查速度、探头覆盖范围以及上下表面盲区等。通过对以上参数的精确计算后，才能达到TOFD检测中的最优参数的选择，保证被检焊缝的质量。

检出率；时间窗口；探头；盲区

超声衍射时差法TOFD检测过程中，为了更好地提高检出率，在实际检测中必须对几个关键参数进行计算，如检测区域（根据焊缝厚度划分）、时间窗口、声束在楔块中的角度大小和上下边界角大小、最大扫查速度、偏置扫查次数（根据给定的盲区深度和偏离值计算）、探头中心矩、覆盖范围、打磨宽度以及上下表面盲区深度等。本文通过对以上各个参数的精确计算，实现了TOFD检测中的最优参数的选择，并简要地说明了整个超声衍射时差法TOFD检测工艺的计算过程。

1 超声衍射时差法检测区域划分

1.1 高度区域

厚壁焊缝超声衍射时差法（TOFD）检测的分区方法有两种：等深度分区和不等深度分区。本文中采用了不等深度分层法。其中，所划分的几个区域厚度遵循逐渐递增规律，即第一对探头检测的深度最小，因此需要使用较小的探头中心距（PCS），而后面探头检测的深度范围则是逐渐增大。

1.2 宽度区域

宽度区域在不同标准下规定的对应检测宽度区域不同，它是指由焊缝、热影响区和附加母材区构成的区域。在实际检测中，检测区域为实际热影响区与焊缝两侧热影响区以外6mm的部分的和。

例如，热影响区为4mm，焊缝宽度为40mm，则实际的检测区域为40mm+4×2mm+6×2mm=60mm。

1.3 探头中心距PCS

2 时间窗口设置

直通波到达接收探头前0.5μs以上设置为最上分区的时间窗口的起始位置，底面反射波到达接收探头后0.5μs以上设置为最下分区的时间窗口的终止位置；通常的覆盖方法为每下一区向上单向覆盖上一区厚度的25%。

3 盲区深度计算

3.1 上表面盲区深度计算

但实测发现，按以上公式计算的盲区在实际检测中并不适用，因此，在实际工作中上表面盲区深度通常是通过在试块上测试得出的。

3.2 下表面盲区深度计算

超声衍射时差法检测的下表面盲区通常指的是轴偏离底面盲区。

现按照上文所述假设条件来计算，扫查面盲区采用以下公式进行计算：

代入以上数据得到计算结果为11.5mm。

通过计算，距离焊缝中心30mm位置处的底面盲区半径为2.6mm，需进行偏置扫查。如图1所示。若偏置量为20mm时，通过计算可得距离焊缝中心30mm位置处的底面盲区半径为0.3mm。

图1

计算公式为：Δh=H1-1-x2s2+H2

其中，Δh为轴偏离底面盲区，H为工件厚度，s=12PCS，x为轴偏离值。

针对焊缝中心的底面缺陷，其信号可能隐藏在底面回波信号中以致无法识别，即中心底面盲区，盲区高度相当于底面回波信号的深度，从理论上来说缺陷是可以被发现，但是测量和定量会存在困难，如果要考虑定量缺陷，底面的盲区高度也不小，理论计算也有几个毫米。当今使用的TOFD仪器已能提供足够高分辨力的D扫描图像，用其测量底面平整试块上的足够长的槽，只要缺陷信号超前底面信号1个周期，甚至0.5个周期，就可以识别。因此，焊缝中心的底面盲区即使存在，也是很小的，对底面无余高的焊缝，盲区一般不超过1mm，甚至小于0.5mm。