專利名稱：一種焊縫的超聲波時(shí)差衍射檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊縫的超聲波時(shí)差衍射檢測方法。
背景技術(shù)：
在上個(gè)世紀(jì)70年代早期，史克博士發(fā)明了超聲波時(shí)差衍射檢測(TOFD)技術(shù)。 TOFD技術(shù)是一種裂紋尺寸檢測技術(shù)，由兩個(gè)探頭組成，一個(gè)探頭起發(fā)射作用，另一個(gè)探頭起接收作用，其原理是通過超聲波衍射后能量重新發(fā)射計(jì)算裂紋的位置。與常規(guī)的脈沖回波技術(shù)相比，TOFD技術(shù)有兩個(gè)最大的優(yōu)勢1、有很高的定量精度，絕對的誤差是正負(fù)一毫米； 2、在檢測的過程中對缺陷的角度不敏感，定量是基于衍射信號(hào)的時(shí)間而不是基于信號(hào)的波幅。目前對于焊縫的常規(guī)TOFD檢測，需將TOFD探頭分別置于焊縫兩側(cè)，一般是兩探頭橫跨焊縫，且聲束方向與焊縫走向垂直，如附圖1所示。然而，對于壓力管道與彎頭、大小頭或三通等異型元件的對接焊縫，由于焊縫兩側(cè)母材不等高或彎頭側(cè)為斜面等結(jié)構(gòu)的原因，在大小頭、彎頭或三通側(cè)往往不能放置TOFD探頭，從而無法實(shí)現(xiàn)此類焊縫的TOFD檢測。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供適用于無法在焊縫兩側(cè)同時(shí)布置探頭的壓力管道與彎頭、大小頭或三通等異型元件的對接焊縫的一種焊縫的超聲波時(shí)差衍射檢測方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案
一種焊縫的超聲波時(shí)差衍射檢測方法，其包括如下步驟
將折射角不同的兩個(gè)探頭分別作為發(fā)射探頭和接收探頭與TOFD儀器相連接，將所述兩個(gè)探頭按相同的方向安裝在掃查架上，所述掃查架位于與焊縫的中心線垂直的方向，且位于焊縫中心線的同側(cè)，啟動(dòng)TOFD儀器，根據(jù)待檢的工件母材的厚度及探頭角度確定兩探頭間距PCS和確定發(fā)射探頭距焊縫中心線的距離L，調(diào)整儀器參數(shù)后，掃查架沿與焊縫中心線平行的方向移動(dòng)，對焊縫進(jìn)行掃查；對掃查圖像進(jìn)行判讀，若未發(fā)現(xiàn)缺陷信號(hào)圖像，則掃查完成，否則，改變探頭間距PCS，其余設(shè)置和參數(shù)保持不變，再進(jìn)行一次掃查，根據(jù)兩次掃查結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對焊縫缺陷的定位、定量檢測。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案產(chǎn)生的有益效果是本發(fā)明將傳統(tǒng)TOFD檢測時(shí)兩個(gè)折射角相同的探頭在焊縫兩側(cè)布置的方式改變?yōu)閮蓚€(gè)折射角不同的探頭在焊縫單側(cè)布置，采用單面單側(cè)掃查的方式，在保持了 TOFD檢測原有優(yōu)勢的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了對壓力容器筒體及封頭對接焊縫以及壓力管道與彎頭、大小頭或三通等異型元件對接焊縫的TOFD檢測，適用范圍廣。


圖1為常規(guī)TOFD檢測技術(shù)的探頭布置示意圖；圖2為本發(fā)明方法的探頭布置示意圖； 圖3為本發(fā)明方法的測量原理示意圖4為采用本發(fā)明方法測量有缺陷焊縫時(shí)的A掃查信號(hào)示意圖； 在附圖中1接收探頭、2發(fā)射探頭、3焊縫缺陷、4焊縫、5工件母材、6聲束邊緣、7入射波、8衍射波、9掃查覆蓋區(qū)、10 TOFD儀器、11探頭線、12掃查架、a焊縫缺陷上尖端衍射信號(hào)、b焊縫缺陷上尖端衍射信號(hào)。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，常規(guī)TOFD檢測技術(shù)的探頭分別置于焊縫兩側(cè)，對于壓力管道與彎頭、 大小頭或三通等異型元件的對接焊縫不能檢測。如圖2所示為本發(fā)明方法的探頭布置示意圖，接收探頭1選擇大折射角(60度)的探頭，發(fā)射探頭2選擇小折射角(20度)的探頭；為確保超聲波既能最大限度地覆蓋焊縫區(qū)域又能獲得盡量高的信噪比，根據(jù)工件厚度以及探頭角度確定探頭間距PCS以及發(fā)射探頭2距焊縫4的中心線的距離L ；將上述兩個(gè)探頭安裝在掃查架12上，并與TOFD儀器10 (型號(hào)0MNISCAN)相連接；將掃查架12按照所確定的L值置于待檢的工件母材5上的焊縫4的同一側(cè)，且兩探頭的連線與焊縫4的中心線垂直；啟動(dòng)TOFD儀器10，調(diào)整聲速、時(shí)間窗口、信號(hào)增益、編碼器步長等參數(shù)，沿焊縫4的中心線平行的方向進(jìn)行掃查；對掃查結(jié)果進(jìn)行判讀，如果未發(fā)現(xiàn)缺陷圖像顯示，則完成掃描；否貝U，保持發(fā)射探頭2與焊縫4的中心線的距離L不變，探頭間距PCS增大或縮小10%，其他參數(shù)不變，再重復(fù)進(jìn)行一次掃查。當(dāng)焊縫中存在裂紋缺陷時(shí)，缺陷的上端點(diǎn)衍射信號(hào)和下端點(diǎn)衍射信號(hào)將分別被接收探頭所接收，獲得圖4所示的A掃查信號(hào)。如圖3所示為本發(fā)明方法的測量原理示意圖，圖中各參量的關(guān)系可由式1確定。
權(quán)利要求
1. 一種焊縫的超聲波時(shí)差衍射檢測方法，其特征在于其包括如下步驟 將折射角不同的兩個(gè)探頭分別作為發(fā)射探頭(2)和接收探頭(1)與TOFD儀器(10)相連接，將所述兩個(gè)探頭按相同的方向安裝在掃查架(12)上，所述掃查架(12)位于與焊縫 (4)的中心線垂直的方向，且位于焊縫(4)中心線的同側(cè)，啟動(dòng)TOFD儀器(10)，根據(jù)待檢的工件母材(5)的厚度及探頭角度確定兩探頭間距PCS和發(fā)射探頭(2)距焊縫(4)中心線的距離L，調(diào)整儀器參數(shù)后，掃查架(12)沿與焊縫(4)中心線平行的方向移動(dòng)，對焊縫進(jìn)行掃查；對掃查圖像進(jìn)行判讀，若未發(fā)現(xiàn)缺陷信號(hào)圖像，則掃查完成；否則，改變探頭間距PCS， 其余設(shè)置和參數(shù)保持不變，再進(jìn)行一次掃查，根據(jù)兩次掃查結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對焊縫缺陷 (3)的定位、定量檢測。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種焊縫的超聲波時(shí)差衍射檢測方法，其是將折射角不同的兩個(gè)探頭分別作為發(fā)射探頭和接收探頭設(shè)置在焊縫的同側(cè)，與TOFD儀器相連接，對焊縫進(jìn)行掃查，對掃查圖像進(jìn)行判讀，若未發(fā)現(xiàn)缺陷信號(hào)圖像，則掃查完成，否則，改變探頭間距PCS，其余設(shè)置和參數(shù)保持不變，再進(jìn)行一次掃查，根據(jù)兩次掃查結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對焊縫缺陷的定位、定量檢測。本發(fā)明采用單面單側(cè)掃查的方式，在保持了TOFD檢測原有優(yōu)勢的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了對壓力容器筒體及封頭對接焊縫以及壓力管道與彎頭、大小頭或三通等異型元件對接焊縫的TOFD檢測，適用范圍廣。
文檔編號(hào)G01N29/265GK102507734SQ20111032857
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月26日
發(fā)明者劉長福, 李中偉, 牛曉光, 趙紀(jì)峰, 郝曉軍 申請人:河北省電力建設(shè)調(diào)整試驗(yàn)所