超聲衍射—回波渡越時(shí)間方法焊縫裂紋原位定量無損估計(jì).doc
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超聲衍射—回波渡越時(shí)間方法焊縫裂紋原位定量無損估計(jì),全文7頁4176字 論述全面摘要提出結(jié)合衍射渡越時(shí)間方法和脈沖回波方法的超聲波焊縫裂紋原位檢測方法，對裂紋缺陷的位置與尺寸參數(shù)進(jìn)行了定量無損估計(jì)?？朔搜苌涠稍綍r(shí)間方法難以對近焊件表面裂紋缺陷進(jìn)行檢測的弱點(diǎn)，也避免了為估計(jì)裂紋位置而進(jìn)行的x軸掃描，提高了對焊縫的檢測效率...
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超聲衍射—回波渡越時(shí)間方法焊縫裂紋原位定量無損估計(jì)
全文7頁4176字 論述全面
摘要 提出結(jié)合衍射渡越時(shí)間方法和脈沖回波方法的超聲波焊縫裂紋原位檢測方法，對裂紋缺陷的位置與尺寸參數(shù)進(jìn)行了定量無損估計(jì)?？朔搜苌涠稍綍r(shí)間方法難以對近焊件表面裂紋缺陷進(jìn)行檢測的弱點(diǎn)，也避免了為估計(jì)裂紋位置而進(jìn)行的x軸掃描，提高了對焊縫的檢測效率。分析了影響方法分辨率和準(zhǔn)確度的各種因素，并采用中心頻率為15MHz的檢測超聲波對鋼板焊縫中不同位置和尺寸的裂紋進(jìn)行了檢測，試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)該方法能夠準(zhǔn)確估計(jì)尺寸小到2mm的焊接裂紋。
關(guān)鍵詞：焊接 超聲波 定量無損定征 裂紋 衍射—渡越時(shí)間方法
IN SITU QUANTITATIVE NON?DESTRUC?
TIVE EVALUATION OF THE WELDING
CRACK USING ULTRASONIC TIME OF
FL IGHT OF DIFFRACTION?ECHO METHOD
Zhang Rui Wan Mingxi
（Xi’an Jiaotong University）
Cao Wenwu
（Pennsylvania State University,University Park,PA,16802）
Abstract In conjunction of the time?of?flight diffraction method and the pulse?echo method,an in?situ ulttrasonic method for quantitative non?destructive evaluation of the welding crack′s position and zizing is presented.The deficiency of the time?of?flight diffraction method,the poor sensitivity for near?surface crack,is improved by pulse?echo method,and the demand of the x?axes scan can be omitted.The reason for the error,the factors which influence the resolution and accuracy of the method are analyzed.Using a pair of broadband longitudinal wave with 15MHz center frequency transducers,The position of a crack，with the sie of 2 mm of the steel welding plate can be charctanzed accuratoly.
Key words：Welding Utrasonic QNDE CrackTime of flight diffraction(TOFD)
0 前言
長期以來，對由于疲勞、焊接操作等原因造成的焊縫裂紋的位置和尺寸的無損檢測一直是焊接領(lǐng)域的一個(gè)重要研究課題。目前最常用的檢測方法包括X射線方法、電磁檢測方法和超聲波檢測方法。受方法原理的限制，X射線檢測方法對于微小裂紋缺陷的檢測不很靈敏，而電磁檢測方法極大地受到檢測深度的限制。超聲波方法是一種方便、價(jià)廉且具有應(yīng)用潛力的檢測方法，而且由于不必象傳統(tǒng)的X射線方法那樣在檢測時(shí)要求人員撤離，因而在出廠檢查和原位檢測時(shí)不影響生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行，極大提高了檢測效率和應(yīng)用范圍。但是由于傳統(tǒng)的反射式超聲波受主觀因素影響很大，對于裂紋位置和尺寸的估計(jì)也不夠精確。尤其是在裂紋缺陷的方法幾乎垂直于檢測表面的情況下，反射式超聲波方法難以精確檢測裂紋的位置和尺寸［1，2］。
隨著超聲波換能器技術(shù)、超聲波焊接檢測理論和現(xiàn)代信息處理技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，針對不同的問題產(chǎn)生了許多新的超聲波檢測方法和技術(shù)，目前部分已達(dá)到定量檢測的水平。超聲衍射渡越時(shí)間方法即是其中的一種，可以對垂直于被測表面的層狀缺陷和裂縫進(jìn)行檢測，并可精確確定缺陷高度，同時(shí)使得可檢出率大大提高［3～6］。從這一點(diǎn)上看，超聲衍射渡越時(shí)間方法優(yōu)于X射線方法其他傳統(tǒng)脈沖回波法。并且，對于厚度在25mm以上的工件，檢測速度和費(fèi)用遠(yuǎn)低于X射線方法。即使在野外或200℃以上的高溫下仍可正常工作。該方法的主要不足在于對接近材料表面的缺陷不敏感，而且為確定裂紋位置，采用x方向的掃描，降低了檢測效率。
針對這些問題，本文提出結(jié)合脈沖回波方法和衍射渡越時(shí)間方法的超聲原位檢測方法對鋼板焊縫中的裂紋進(jìn)行了定量估計(jì)，可以免去以往使用衍射渡越時(shí)間方法時(shí)采用的x軸掃描，大大節(jié)省了檢測時(shí)間，并克服了該方法對接近材料表面的缺陷不敏感的缺點(diǎn)。試驗(yàn)結(jié)果與理論符合得非常好。
參考文獻(xiàn)
1，Methods for Ultrasonic Examination of Welds.1986,BS 3923 Part 1
2，Doyle P A,Scala C M. Crack depth measurement by ultrasoncis.Ultrasonics,1978,16(4)∶164～169
3，Silk M G.The transfer of u1trasonic energy in the diffraction technique for crack sizing.Ultrasonics,1979,17(5)∶113～121
4，Ogilvy J A,Temple J A G.Diffraction of elastic waves by cracks∶application to time?of?flight inspection.Ultrasonics,1983,21(11)∶259～260
5，Silk M G.An evaluation of the performance of the TOFD technique as a means of sizing flaws,with particular reference to flaws with curved profiles.INSIGHT,1996,38(4)∶280～287
6，Ismail M P,Muhammad A B.Defect sizing by u1trasonic ANDSCAN.INSIGHT,1998,40(11)∶769～771
全文7頁4176字 論述全面
摘要 提出結(jié)合衍射渡越時(shí)間方法和脈沖回波方法的超聲波焊縫裂紋原位檢測方法，對裂紋缺陷的位置與尺寸參數(shù)進(jìn)行了定量無損估計(jì)?？朔搜苌涠稍綍r(shí)間方法難以對近焊件表面裂紋缺陷進(jìn)行檢測的弱點(diǎn)，也避免了為估計(jì)裂紋位置而進(jìn)行的x軸掃描，提高了對焊縫的檢測效率。分析了影響方法分辨率和準(zhǔn)確度的各種因素，并采用中心頻率為15MHz的檢測超聲波對鋼板焊縫中不同位置和尺寸的裂紋進(jìn)行了檢測，試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)該方法能夠準(zhǔn)確估計(jì)尺寸小到2mm的焊接裂紋。
關(guān)鍵詞：焊接 超聲波 定量無損定征 裂紋 衍射—渡越時(shí)間方法
IN SITU QUANTITATIVE NON?DESTRUC?
TIVE EVALUATION OF THE WELDING
CRACK USING ULTRASONIC TIME OF
FL IGHT OF DIFFRACTION?ECHO METHOD
Zhang Rui Wan Mingxi
（Xi’an Jiaotong University）
Cao Wenwu
（Pennsylvania State University,University Park,PA,16802）
Abstract In conjunction of the time?of?flight diffraction method and the pulse?echo method,an in?situ ulttrasonic method for quantitative non?destructive evaluation of the welding crack′s position and zizing is presented.The deficiency of the time?of?flight diffraction method,the poor sensitivity for near?surface crack,is improved by pulse?echo method,and the demand of the x?axes scan can be omitted.The reason for the error,the factors which influence the resolution and accuracy of the method are analyzed.Using a pair of broadband longitudinal wave with 15MHz center frequency transducers,The position of a crack，with the sie of 2 mm of the steel welding plate can be charctanzed accuratoly.
Key words：Welding Utrasonic QNDE CrackTime of flight diffraction(TOFD)
0 前言
長期以來，對由于疲勞、焊接操作等原因造成的焊縫裂紋的位置和尺寸的無損檢測一直是焊接領(lǐng)域的一個(gè)重要研究課題。目前最常用的檢測方法包括X射線方法、電磁檢測方法和超聲波檢測方法。受方法原理的限制，X射線檢測方法對于微小裂紋缺陷的檢測不很靈敏，而電磁檢測方法極大地受到檢測深度的限制。超聲波方法是一種方便、價(jià)廉且具有應(yīng)用潛力的檢測方法，而且由于不必象傳統(tǒng)的X射線方法那樣在檢測時(shí)要求人員撤離，因而在出廠檢查和原位檢測時(shí)不影響生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行，極大提高了檢測效率和應(yīng)用范圍。但是由于傳統(tǒng)的反射式超聲波受主觀因素影響很大，對于裂紋位置和尺寸的估計(jì)也不夠精確。尤其是在裂紋缺陷的方法幾乎垂直于檢測表面的情況下，反射式超聲波方法難以精確檢測裂紋的位置和尺寸［1，2］。
隨著超聲波換能器技術(shù)、超聲波焊接檢測理論和現(xiàn)代信息處理技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，針對不同的問題產(chǎn)生了許多新的超聲波檢測方法和技術(shù)，目前部分已達(dá)到定量檢測的水平。超聲衍射渡越時(shí)間方法即是其中的一種，可以對垂直于被測表面的層狀缺陷和裂縫進(jìn)行檢測，并可精確確定缺陷高度，同時(shí)使得可檢出率大大提高［3～6］。從這一點(diǎn)上看，超聲衍射渡越時(shí)間方法優(yōu)于X射線方法其他傳統(tǒng)脈沖回波法。并且，對于厚度在25mm以上的工件，檢測速度和費(fèi)用遠(yuǎn)低于X射線方法。即使在野外或200℃以上的高溫下仍可正常工作。該方法的主要不足在于對接近材料表面的缺陷不敏感，而且為確定裂紋位置，采用x方向的掃描，降低了檢測效率。
針對這些問題，本文提出結(jié)合脈沖回波方法和衍射渡越時(shí)間方法的超聲原位檢測方法對鋼板焊縫中的裂紋進(jìn)行了定量估計(jì)，可以免去以往使用衍射渡越時(shí)間方法時(shí)采用的x軸掃描，大大節(jié)省了檢測時(shí)間，并克服了該方法對接近材料表面的缺陷不敏感的缺點(diǎn)。試驗(yàn)結(jié)果與理論符合得非常好。
參考文獻(xiàn)
1，Methods for Ultrasonic Examination of Welds.1986,BS 3923 Part 1
2，Doyle P A,Scala C M. Crack depth measurement by ultrasoncis.Ultrasonics,1978,16(4)∶164～169
3，Silk M G.The transfer of u1trasonic energy in the diffraction technique for crack sizing.Ultrasonics,1979,17(5)∶113～121
4，Ogilvy J A,Temple J A G.Diffraction of elastic waves by cracks∶application to time?of?flight inspection.Ultrasonics,1983,21(11)∶259～260
5，Silk M G.An evaluation of the performance of the TOFD technique as a means of sizing flaws,with particular reference to flaws with curved profiles.INSIGHT,1996,38(4)∶280～287
6，Ismail M P,Muhammad A B.Defect sizing by u1trasonic ANDSCAN.INSIGHT,1998,40(11)∶769～771
