Page 68 - 无损检测 2021年第六期

王 东, 等:

TOFD 检测技术中声束交点位置的探讨

x 2
Δh=T 1- 1- ( 1 )
2
2
( s +T )

式中: T 为工件厚度; s 为探头中心距的一半; x 为
轴偏离值。
运用式( 1 ) 分别计算声束交点深度在 0.6 T 与
2 / 3T 位置的底面盲区高度理论值, 计算结果如表 4
所示。
底面盲区理论值
表 4 不同 P CS
声束交点 P CS / 纵波声速 / 底面盲区高度 /
序号
-1
深度 / mm mm ( m · s ) mm

1 0.6T 103 5900 0.6

2 2 / 3T 114 5900 0.5
从表 4 分析可知, 随着声束交点深度的增加, 底
面盲区不断减小, 但减小的幅度较小, 底面盲区高度
均符合相关标准要求。
此外, 该探头的-12dB 声束扩散角的测量结果

为41.5°~88.1° 。从实测结果进一步分析, -12dB 声
束范围能覆盖底面检测区域。

3 模拟试验验证
图 3 试验试块结构三视图
试验设备与器材选用上述 TOFD 设备与探头,

模拟试验采用尺寸为 ϕ 457mm×40mm ( 直径 × 壁
厚) 的模拟试块, 在模拟试块中, 制作了 5 处缺陷, 模
拟试块实物如图 5 所示。

图 4 盲区实测图谱
的不断增大, 检测分辨率降低, 进而导致盲区增大。
图 5 模拟试块实物
表 3 不同参数设置的试验分析结果 mm
分别采用声束交点深度在 2 / 3 T 处与优化后的
声束交 试块 探头 可见最小深 可见最小 盲区
声束交点深度在 0.6T 处的检测工艺在模拟试块上
点深度 壁厚 中心距 度槽埋深 侧孔深度 高度
进行检测试验, 试验结果如图 6 所示。
0.6T 40 103 5 7 7
对比分析可知, 两种工艺参数设置均能有效检
2 / 3T 40 114 5 8 8
出缺陷, 在探头设备相同, 检测灵敏度相同的情况
2.2 TOFD 底面盲区 下, 声束交点深度在 0.6T 位置的图谱中底波能量
底面盲区分为焊缝中心底面盲区和轴 偏离盲 比 2 / 3 T 位置的能量更强; 对于 1 , 4 , 5 缺陷, 两
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#
#
区 [ 1 ] 。根据相关标准要求, 焊缝中心底面盲区一般 种工艺参数设置检测效果基本相当; 对于 2 缺陷,
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情况下应不大于 1mm 。底面盲区主要为轴偏离盲 声束交点在 0.6T 位置的分辨率比 2 / 3T 位置的更好,
区 Δ h , 其计算公式为 ( 下转第 40 页)
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2021 年 第 43 卷 第 6 期

无损检测