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1、TOFD 技术介绍TOFD 超声波衍射时差法,TOFD也叫“裂纹端点衍射法”或“尖端反射法”,衍射时差(TOFD)技术,TOFD发展简史衍射现象以往对衍射的利用TOFD原理 实际操作以及在现场中的应用(tnlink 公司)TOFD优点标准,TOFD发展简史,七十年代中期由 UKAEA Harwell 发现的在八十年代早期，以横向的方式用于PISC II和DDT系统定量很准 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取决于入射角,槽或裂
2、纹,以往对衍射的利用,端点衍射法(伴生脉冲观察法-SPOT),时间,角度 和 声速 高度,TOFD的基本原理两个探头相对排列在焊缝两边，一发一收工作方式，由发射探头发射的超声纵波在焊缝截面较大的范围内扩散，一部分通过沿表面的路径到达接收探头（边波），该路径是两探头间最短路径，所以是第一个接收到的脉冲；另一部分到达焊缝底部，被底面反射回来，到达接收探头位置形成底部脉冲（底波）；超声纵波在焊缝内部若遇到缺陷，在缺陷的入射正面产生反射波，在缺陷的边缘产生衍射波，其中衍射波基本上是没有指向性的，通常能被接收探头接收到，超声波传输的路径在边波和底波之间,TOFD:典型的设置,发射探头,接收探头,A扫信号
3、,发射探头,接收探头,相位变化,直通波,LW,上端点,下端点,底面反射波,BW,需要不检波的A扫来显示相位的变化,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,所以高度估计会很准确。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平面形缺陷,向外表面延伸的裂纹,发射探头
4、,接收探头,没有直通波,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(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10%.内部（小）缺陷的高度估计误差是可以忽略的。特别应注意靠近内壁的小缺陷,横向扫查,上表面,内壁,B扫,直通波,这种扫查会产生典型的 反向抛物线,TOFD 扫查图,T
5、OFD 图显示出直通波和内壁回波 加上 SW横波信号以及缺陷反射信号,在线扫查图谱,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。底面反射很强，可以观察到摇动。,离线分析图谱,校准,A扫,D扫,c,PCS（探头入射点间距离）,壁厚,速度,探头延时,直通波或 底面反射信号,平行扫查,D扫,系统允许同时采集和分析TOFD和脉冲反射 信号,直通波线性化,发射探头,接收探头,耦合剂厚度变化时间改变,直通波线性化,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,最近的研究表明 TO
6、FD 在用线形扫查时检出率较高将 TOFD 和脉冲反射法相结合时检出率更高,TOFD检测过程中的照片,TOFD的优点,对于焊缝缺陷检出率很高.检测速度快.定量精度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TOFD模式时,特别是有信号处理的帮助下缺陷定量很准。在安全上，不需要一个安全的独立的操作空间，因此可以在不中断工艺生产的情况下进行检测，节约设备制造时间可以在线得到检测结果，并且可以将结果用数字信号型式永久保存在光盘中，以便于以后在役检验进行对比分析,因为检测速度快，对于板厚超过25mm的材料，成本比RT少的多可以在200以上的表面进行检测（已经有在400检测的实例）TOFD
7、检测系统易于搬运，可以在方便的任何地方进行检测由于可以在产品制造期间进行检测，由此可以节约大量的时间和修复成本,TOFD标准,ASME 第V 卷，第四篇及附录LASME 2235-4锅炉压力容器规范ASTM-E2373超声波衍射技术标准ASME B31.3工艺管道ASME 第VIII 卷WGAC9613 CEN 1997TOFD检验验收规范CEN/TC 121/SC 5/WG 2焊接-焊缝检验TOFD技术应用BS7706超声波TOFD技术对缺陷检测、定位和定量的校验与设置指南JB4730-10 压力容器无损检测GB/T11345-89钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级CEN/TS 14751 焊接-焊缝检测出使用TOFD时差衍射技术NVN-ENV 583-6 无损检测-超声检测-第六章，飞越时间衍射技术是一种可以对缺陷定位以及定量的方法NEN 1822 en TOFD检测技术验收规范,
