TOFD工艺计算综合试题

1、TOFCE艺计算综合试题 盲区计算 1、计算表面盲区： 若采用 5MHz 6mm 60o 探头对 40mm 工件进行 TOFD 扫查， 直通波周期为 1，则表面盲区高度？ 解： PCS=22/3Kt =4/3 tan 60 40=92 1/f=T=1/5 (频率) =0.210-6 V T=ABC-PCS 即 ABC=V T+PCS 将 V=5.9106 纵波声速， T=1/5=0.210-6 代入 OB=盲区高度为 ( ABC)2 (PCS)2 ( 2 ) ( 2 ) (932.18)2 (922)2 =7.39 ABC=5.9 0.2+92=93.18 盲区的高度为 7.39mm 注：如果

2、直通波周期为 2，即 T=2/f （f 为探头标称频率） 直通波周期为 n 时， T=n/f 2、计算底面盲区： 若采用 5MHz 6mm 60o 探头， 板厚 40mm， X 型坡 口，底 1 T 板厚） PCS 2 2 a= ( 2 2 2 )2 T 2(922)2 402 61 X=焊缝宽度 /2=20/2=10 b= 工件厚度 =40 将以上值代入 2 x 2 a b2 22 即 612 402 402 (612 612 102)即y 402 (612 102) 612 39.44 则：轴偏离盲区高度为 40-39.44=0.56 答：熔合线的底面轴偏离盲区高度为 0.56mm 注：底

3、面盲区通常指轴偏离底面盲区， 最大检测区域处通 过轴偏离扫查只能减小，并不能消除。 案例： 已知条件： 1、探头： 10M3mm 、 7.5M3mm 、 5M6mm 、 4M8mm 、 3.5M12.5mm 、4M 爬波探头， K1 、K2 横波斜探头 2、楔块： 70度、 65度、 60度、 55度、 50度、 45度（前沿： 10mm，延时： 5.0us） 3、工件厚度 136mm ，对比试块 /模拟试块： 156mm，钢中纵波声速 5.9，材 质： CF62 ，楔块中的声速 2.4； 4、仪器的 PRF=1000 ，扩散因子 F=0.7，直通波周期 1.5 5、焊缝宽度 40mm ，热影

4、响区 3mm，要求检出底面高度大于 1mm 的缺陷 工艺卡填写 如工艺卡已填写就不要填写了， 如空白就按已知条件填入即可。 空白处多为 计算填入，具体如下： 1、检测区域：焊缝宽度 +2 倍热影响区 +标准要求( 40+23+26=58 ) 2、表面耦合补偿：标准规定 4dB 3、扫查方式：非平行扫查 4、因板厚为 136mm ，按标准要求要分层扫查， 分层标准见 (标准 100-200 一栏) 分三层：第一层 01/5t 即 01/5 136 027.2 第二层 1/5t3/5t 即 1/5 1363/5 136 27.281.6 第三层 3/5tt 即 3/5 136136 81.6136

5、 5、按已知条件选择探头： 第一通道应选择角度大一点： 7.5M3mm 70 度 第二通道应选择角度比第一层小： 5M6mm 60 度 第三通道应选择角度比第二层小： 4M8mm 55 度 6 、计算 PCS 第一通道： PCS=2 2/3 tan70 27.2=99.6 第二通道： PCS=2 tan60 (2/3 ( 81.6-27.2 )+27.2 )=219.8 第三通道： PCS=2 tan55 (2/3 ( 136-81.6 )+81.6 )336.6 7、-12dB 声束扩散角： 第一通道： 7.5M3mm 70 度 1) 楔块中纵波入射角： sin p1 sin70 2.4/5

6、.9 0.382 p1 2) 楔块中声束扩散角： sin p1 0.7 2.4/(7.5 3) 0.074 P2 22.47 4.28 3) 楔块中纵波声束的上下边界角： p 上1 22.47 4.28 26.75 P下1 22.47 - 4.28 18.19 4)计算钢中纵波的声束上下边界角： 1.106l 上190 sin l上1 sin 26.75 5.9/2.4 sin l下1 sin18.19 5.9/2.4 0.767l下 2 50.1 第二通道： 5M6mm 60 度 1) 楔块中纵波入射角： sin p2 sin60 2.4/5.9 0.352 p2 2) 楔块中声束扩散角：

7、sin p2 0.7 2.4/(5 6) 0.056 P2 20.62 3.21 3) 楔块中纵波声束的上下边界角： p 上220.62 3.21 23.83 P下220.62 - 3.21 17.41 4)计算钢中纵波的声束上下边界角： sin l上2 sin 23.83 5.9/2.4 0.993 l上 283.32 sin l下2 sin 17.41 5.9/2.4 0.735 l 下247.35 第三通道： 4M8mm 55 度 1) 楔块中纵波入射角： sin p3 sin55 2.4/5.9 0.333 p3 2) 楔块中声束扩散角： sin p3 0.7 2.4/(4 8) 0.

8、0525 P3 19.46 3.00 3) 楔块中纵波声束的上下边界角： p 上3 19.46 3.00 22.46 P下3 19.46 - 3.00 16.46 4)计算钢中纵波的声束上下边界角： sin l上3 sin 22.46 5.9/2.4 0.939 l上3 69.91 l 下344.15 sin l下3 sin16.46 5.9/2.4 0.696 8、时间窗口设置： 第一通道时间窗口 ：不考虑向下覆盖 (21.38-24.23) 时间窗口为直通波到达时间 1/5t 厚度到达时间 直通波到达时间 = PCS 楔块对总延时 -0.5 C = 99.6 5 0.5 =21.38us

9、5.9 1/5t 厚度到达时间 即(厚度 = 1 136 27.2 )的时间 5 PCS1 22 2 (PC2S1 ) 楔块对总延时 D2 2 楔块对总延时 C 99.6 2 2 2 (992.6)2 27.22 2 5 =24.23us 5.9 第二通道时间窗口：向上覆盖 25% (42.89-51.4 ) 时间窗口为 (1 1) 1t 厚度到达时间 C t厚度到达时间 4 5 5 即： 20.4 厚度到达时间 81.6 厚度到达时间 2 20.4 厚度到达时间 = PCS2)2 D 2 2 楔块对总延时 C 219.8 2 2 2 ( 2 )2 20.42 2 5 =42.89us 5.9

10、 2 81.6 厚度到达时间 = ( PC2S2 ) 2 D2 (219.8)2 81.62 2 5 =51.40us 5.9 第三通道时间窗口：向上覆盖 25% (66.53-78.84 )时间窗口为 53t 14 (35t 51t)厚度到达时间 t 厚度到达时间 即： 68 厚度到达时间 136 厚度到达时间 68 厚度到达时间 = (3326.6)2 1362 5.9 (PCS3) D 楔块对总延时 (336.6)2 682 5.9 25 =66.53us 136 厚度(底波)到达时间 2 (PCS3) D 楔块对总延时 +0.5 C 5 0.5=78.84us 9、灵敏度设置 : 第一

11、通道： 选择根据第一通道厚度分区厚度 0-27.2 范围找对比试块上 12.5mm 和 25mm 深度侧孔，将其中较弱衍射波波幅设置为 满屏的 40%80% 第二通道： 第三通道： 选择根据第二通道厚度分区厚度 27.2-81.6 范围找对比试块上 37.5mm 和 75mm 深度侧孔，将其中较弱衍射波波幅设置为 满屏的 40%80% 选择根据第三通道厚度分区厚度 27.2-81.6 范围找对比试块上 87.5mm 和 125mm 深度侧孔，将其中较弱衍射波波幅设置为 满屏的 40%80% 10、深度校准： 第一通道：找到对比试块上 25mm 深度侧孔，误差小于 1.36mm (工件 厚度 1

12、% ) 第二通道：找到对比试块上 75mm 深度侧孔，误差小于 1.36mm (工件 厚度 1% ) 第三通道：找到对比试块上 125mm 深度侧孔，误差小于 1.36mm （工 件厚度 1% ） 11 、扫查增量：一般填入 1mm 或 0.5mm 12、平均处理次数： （一般告知） 13、扫查速度 =仪器的 PRF 扫查增量平均次数 =1000 1 2=500mm/s 14、位置传感器校准：移动距离多少都可以 但误差 所填入距离数值的 1%即可 15、底面盲区（计算） ： 式中： 使用椭圆公式： 2 x 2 a 2 by22 1 x 为检测区域宽度的一半 y 为待求值 a 值= (PCS)y

13、2216.382即 y T 2 (T 板厚) 2 b 值= 工件厚度 数据已知： 第三通道 PCS3=336.6 工件厚度 =136 a= ( PCS)2 T 2 2 ) T ( 336.6 )2 1362 216.38 2 X= 扫查检测宽度 /2=58/2=29 134.77 2 216.382 2 2 2 2 将以上值代入 ax2 by2 1 即 21269.382 13y62 1 则：盲区高度为 136-134.77=1.23 16、是否需要偏置非平行扫查？ 要根据已知条件 （因有“要求检出底面高度大于 1mm 的缺陷” 条件）， 才要看计算数值是否大于 （或小于） 已知值。 如大于，

14、 则要进行偏置； 如小于，则不要偏置 、因：计算值为 1.23,大于已知值 1，所以要进行偏置非平行扫查， 二、偏置检测通道：第三通道 三、偏置量：检测区域宽度的 四、偏置扫查次数：焊缝两侧各 1 值=58 1 =14.5mm 44 1次 五、偏置底面盲区： 22 根据 x2 y2 1 ab a值为 （第三层2 PCS）2 （实际工件厚度） 2 b 值为工件厚度 X 为：检测区域宽度 /2+ 偏置量 y 为：要求出偏置后底面盲区高度 将已知数值： a= (3326.6)2 1362 =216.38 b=136 x=2914.5-14.5 22 代入： ax2 by2 1 y=135.18 则：偏置后的底面盲区高度为 =136-135.18=0.82mm 17、打磨宽度：焊缝每侧最小为 1 PCS(第三层) +探头前沿 +偏置量 2 =336.6 +10+14.5=217mm 2 18、扫查面盲区： 第一通道 PCS=99.6mm 1/f=T=1/7.5 (频率)