不等厚對接焊縫TOFD檢測中PCS的計算

1、不等厚對接焊縫TOFD僉測中PCS的計算1 前言TOFD(Time of Flight Diffraction)檢測通常對于全焊透結(jié)構(gòu)的母材為低碳鋼或低合金鋼的焊接接頭，且母材(工件)公 稱厚度t在12mm-400m的焊接接頭兩側(cè)母材公稱厚度相同或不 同時的檢測。 TOFD(Time of Flight Diffraction)檢測是采用一發(fā)一收探頭對工作模式、 主要利用缺陷端點的衍射波信號探測 和測定缺陷尺寸的一種超聲檢測方法。 其基本原理是通常采用兩 個分離的的寬帶窄脈沖縱波斜入射探頭相對排列在焊接接頭兩 側(cè)，由發(fā)射探頭發(fā)射的超聲縱波在焊縫的截面較大范圍內(nèi)擴散， 一部分沿表面到達另一探頭接

2、收， 該路徑是一發(fā)一收兩只探頭的 最短距離， 也是第一個被接收到的脈沖； 另一部分縱波脈沖到達 焊縫的底部， 被底面反射回來， 到達另一接收探頭形成底面反射 波；超聲縱波在焊縫中間如果遇到缺陷， 在缺陷的入射正面產(chǎn)生 反射波， 在缺陷的邊緣則產(chǎn)生衍射波， 而衍射波基本是沒有方向 性，大多數(shù)都能被另一接收探頭接收到， 所以超聲波的傳播基本 上在直通波和底面反射波之間 1 。2 工藝研究在TOFD技術(shù)中，通常采用光標對信號位置或信號傳輸時間 進行測量。所用的光標工具有兩種，一種是十字光標，用來測量 A掃信號中的數(shù)據(jù)，另外一種是拋物線光標，用于從D掃圖中測量數(shù)據(jù)。 對于平板焊縫之類幾何形狀比較簡單的

3、工件， 信號位置 的測量通常包括三個參數(shù)： 平行焊縫方向上距離掃查起始點的距 離（X）,以及垂直焊縫方向的橫向距離（Y）,距離檢測面的深 度（Z）、為保證測量的準確性，在非平行掃查中，需要確定掃 查的起始點和掃查的基準線2。執(zhí)行TOFD掃查最常見的方式叫 做非平行掃查。 這種掃查方式， 探頭的移動方向是沿著焊縫方向， 垂直于聲束的方向。 它適用于焊縫的快速檢測， 而且常常在單一 通道時使用。非平行掃查的結(jié)果稱為D掃描（D-scan），它顯示的圖像是沿著焊縫中心剖開的截面。 由于兩個探頭對稱布置于焊 縫的兩側(cè)， 掃查發(fā)現(xiàn)缺陷的位置信息 （平行焊縫方向上距離掃查 起始點的距離（X），以及垂直焊縫方

4、向的橫向距離（Y），距離 檢測面的深度（Z）、以及缺陷偏離焊縫中心線的位置信息）是 采用探頭選?。ń嵌?、頻率、晶片尺寸），工件壁厚（分層掃查 各層厚度不用）通過設(shè)置時間窗口及計算探頭中心距（PCS通過儀器自帶軟件的計算得出的。多用在平面（板）焊縫等厚工件 的檢測，而實際工作中常會遇見焊縫兩側(cè)不等厚工件的檢測情 況，探頭中心間距 probe centre separation（PCS的計算將有所不同，2015年9月1日執(zhí)行的NB/T47013承壓設(shè)備無損檢 測中第十部分衍射時差法超聲檢測 NB/T47013.10-2015 對 不等厚焊縫的檢測只對底面平齊的對接接頭結(jié)構(gòu)， 分削邊處理和 不削邊處

5、理兩種結(jié)構(gòu)的對比試塊和檢測方法進行闡述， 對雙面不 平齊的對接接頭結(jié)構(gòu)的對比試塊要求制作相同厚度和結(jié)構(gòu)形式的對比試塊，側(cè)孔的設(shè)置應(yīng)滿足其他結(jié)構(gòu)形式的對比試塊要求， 對實際工作中常會遇見焊縫兩側(cè)不等厚工件的檢測情況， 如不等 厚焊縫的檢測包括非平面工件的對接、 法蘭與筒節(jié)的對接、 錐體 與筒節(jié)的對接、以及筒節(jié)或管道的縱縫等探頭中心間距 probe centre separation （PCS的計算未有提及到，所以在實際操作 工藝驗證中，探頭中心間距（PCS需要實際檢測計算得到，并 且該距離大小會影響缺陷定位 3 。不等厚焊縫的檢測包括非平面工件的對接、 法蘭與筒節(jié)的對 接、錐體與筒節(jié)的對接、以及

6、筒節(jié)或管道的縱縫等諸多情況（如 下列圖 1-4 所示）。通過檢測實踐，探頭（probe ）置于平面，并且沿焊縫中心 線對稱放置（類似于非平行掃查 non-parallelscan ）時聲束焦點位置將不與焊縫中心線重合；探頭（ probe ）置于平面，其聲 束焦點位于焊縫中心線時探頭（ probe ）的位置將發(fā)生變化 4 。 同理，探頭（probe）置于坡口斜面，并且沿焊縫中心線對稱放 置（類似于非平行掃查 non-parallelscan）時聲束焦點位置將不與焊縫中心線重合；探頭（probe）置于坡口斜面，其聲束焦 點位于焊縫中心線時探頭（probe）的位置將發(fā)生變化。探頭 （probe ）放

7、置不同的聲束焦點位置與焊縫中心線的相對位置仿 真圖如圖 5-6 所示。通過簡單的三角計算可知，圖7所示，探頭（probe）放置在較厚一側(cè)母材平面上，探頭中心間距 probe centreseparation (PCS 的？算如下:同理，圖8所示，探頭（probe）放置在較厚側(cè)母材削邊坡 面上，探頭中心間距 probe centre separation（PCS的計算如下:3 結(jié)語在不等厚工件進行TOFD僉測數(shù)據(jù)進行分析測量時，由于兩 個探頭不在同一水平平面上， 且實際PCS中心與焊縫中心線也不 再重合，目前TOFD軟件還沒有此類變量的設(shè)置，直接利用軟件 測量會存在一定的測量誤差。因此，實際測量此類數(shù)據(jù)時，一般 可以采用直通波與底波兩點校準的方法， 固定工件聲速和楔塊的 延