不等厚对接焊缝TOFD检测中PCS的计算

1、不等厚对接焊缝TOFD佥测中PCS的计算1 前言TOFD(Time of Flight Diffraction)检测通常对于全焊透结构的母材为低碳钢或低合金钢的焊接接头，且母材(工件)公 称厚度t在12mm-400m的焊接接头两侧母材公称厚度相同或不 同时的检测。 TOFD(Time of Flight Diffraction)检测是采用一发一收探头对工作模式、 主要利用缺陷端点的衍射波信号探测 和测定缺陷尺寸的一种超声检测方法。 其基本原理是通常采用两 个分离的的宽带窄脉冲纵波斜入射探头相对排列在焊接接头两 侧，由发射探头发射的超声纵波在焊缝的截面较大范围内扩散， 一部分沿表面到达另一探头接

2、收， 该路径是一发一收两只探头的 最短距离， 也是第一个被接收到的脉冲； 另一部分纵波脉冲到达 焊缝的底部， 被底面反射回来， 到达另一接收探头形成底面反射 波；超声纵波在焊缝中间如果遇到缺陷， 在缺陷的入射正面产生 反射波， 在缺陷的边缘则产生衍射波， 而衍射波基本是没有方向 性，大多数都能被另一接收探头接收到， 所以超声波的传播基本 上在直通波和底面反射波之间 1 。2 工艺研究在TOFD技术中，通常采用光标对信号位置或信号传输时间 进行测量。所用的光标工具有两种，一种是十字光标，用来测量 A扫信号中的数据，另外一种是抛物线光标，用于从D扫图中测量数据。 对于平板焊缝之类几何形状比较简单的

3、工件， 信号位置 的测量通常包括三个参数： 平行焊缝方向上距离扫查起始点的距 离（X）,以及垂直焊缝方向的横向距离（Y）,距离检测面的深 度（Z）、为保证测量的准确性，在非平行扫查中，需要确定扫 查的起始点和扫查的基准线2。执行TOFD扫查最常见的方式叫 做非平行扫查。 这种扫查方式， 探头的移动方向是沿着焊缝方向， 垂直于声束的方向。 它适用于焊缝的快速检测， 而且常常在单一 通道时使用。非平行扫查的结果称为D扫描（D-scan），它显示的图像是沿着焊缝中心剖开的截面。 由于两个探头对称布置于焊 缝的两侧， 扫查发现缺陷的位置信息 （平行焊缝方向上距离扫查 起始点的距离（X），以及垂直焊缝方

4、向的横向距离（Y），距离 检测面的深度（Z）、以及缺陷偏离焊缝中心线的位置信息）是 采用探头选取（角度、频率、晶片尺寸），工件壁厚（分层扫查 各层厚度不用）通过设置时间窗口及计算探头中心距（PCS通过仪器自带软件的计算得出的。多用在平面（板）焊缝等厚工件 的检测，而实际工作中常会遇见焊缝两侧不等厚工件的检测情 况，探头中心间距 probe centre separation（PCS的计算将有所不同，2015年9月1日执行的NB/T47013承压设备无损检 测中第十部分衍射时差法超声检测 NB/T47013.10-2015 对 不等厚焊缝的检测只对底面平齐的对接接头结构， 分削边处理和 不削边处

5、理两种结构的对比试块和检测方法进行阐述， 对双面不 平齐的对接接头结构的对比试块要求制作相同厚度和结构形式的对比试块，侧孔的设置应满足其他结构形式的对比试块要求， 对实际工作中常会遇见焊缝两侧不等厚工件的检测情况， 如不等 厚焊缝的检测包括非平面工件的对接、 法兰与筒节的对接、 锥体 与筒节的对接、以及筒节或管道的纵缝等探头中心间距 probe centre separation （PCS的计算未有提及到，所以在实际操作 工艺验证中，探头中心间距（PCS需要实际检测计算得到，并 且该距离大小会影响缺陷定位 3 。不等厚焊缝的检测包括非平面工件的对接、 法兰与筒节的对 接、锥体与筒节的对接、以及

6、筒节或管道的纵缝等诸多情况（如 下列图 1-4 所示）。通过检测实践，探头（probe ）置于平面，并且沿焊缝中心 线对称放置（类似于非平行扫查 non-parallelscan ）时声束焦点位置将不与焊缝中心线重合；探头（ probe ）置于平面，其声 束焦点位于焊缝中心线时探头（ probe ）的位置将发生变化 4 。 同理，探头（probe）置于坡口斜面，并且沿焊缝中心线对称放 置（类似于非平行扫查 non-parallelscan）时声束焦点位置将不与焊缝中心线重合；探头（probe）置于坡口斜面，其声束焦 点位于焊缝中心线时探头（probe）的位置将发生变化。探头 （probe ）放

7、置不同的声束焦点位置与焊缝中心线的相对位置仿 真图如图 5-6 所示。通过简单的三角计算可知，图7所示，探头（probe）放置在较厚一侧母材平面上，探头中心间距 probe centreseparation (PCS 的？算如下:同理，图8所示，探头（probe）放置在较厚侧母材削边坡 面上，探头中心间距 probe centre separation（PCS的计算如下:3 结语在不等厚工件进行TOFD佥测数据进行分析测量时，由于两 个探头不在同一水平平面上， 且实际PCS中心与焊缝中心线也不 再重合，目前TOFD软件还没有此类变量的设置，直接利用软件 测量会存在一定的测量误差。因此，实际测量此类数据时，一般 可以采用直通波与底波两点校准的方法， 固定工件声速和楔块的 延