超聲衍射—回波渡越時(shí)間方法焊縫裂紋原位定量無(wú)損估計(jì)
全文7頁(yè)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(cè)方法，對(duì)裂紋缺陷的位置與尺寸參數(shù)進(jìn)行了定量無(wú)損估計(jì)?？朔搜苌涠稍綍r(shí)間方法難以對(duì)近焊件表面裂紋缺陷進(jìn)行檢測(cè)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(duì)焊縫的檢測(cè)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(cè)超聲波對(duì)鋼板焊縫中不同位置和尺寸的裂紋進(jìn)行了檢測(cè)，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(wú)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(zhǎng)期以來(lái)，對(duì)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(wú)損檢測(cè)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(cè)方法包括X射線方法、電磁檢測(cè)方法和超聲波檢測(cè)方法。受方法原理的限制，X射線檢測(cè)方法對(duì)于微小裂紋缺陷的檢測(cè)不很靈敏，而電磁檢測(cè)方法極大地受到檢測(cè)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(cè)方法，而且由于不必象傳統(tǒng)的X射線方法那樣在檢測(cè)時(shí)要求人員撤離，因而在出廠檢查和原位檢測(cè)時(shí)不影響生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行，極大提高了檢測(cè)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(duì)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(cè)表面的情況下，反射式超聲波方法難以精確檢測(cè)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(cè)理論和現(xiàn)代信息處理技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，針對(duì)不同的問(wèn)題產(chǎn)生了許多新的超聲波檢測(cè)方法和技術(shù)，目前部分已達(dá)到定量檢測(cè)的水平。超聲衍射渡越時(shí)間方法即是其中的一種，可以對(duì)垂直于被測(cè)表面的層狀缺陷和裂縫進(jìn)行檢測(cè)，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(duì)于厚度在25mm以上的工件，檢測(cè)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(duì)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(cè)效率。
　　針對(duì)這些問(wèn)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(cè)方法對(duì)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(cè)時(shí)間，并克服了該方法對(duì)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