Page 55 - 无损检测2023年第十一期

宁东明, 等:

不等厚度锥体与筒体优角对接焊缝的多分区 TOFD 检测方法

20mm 的位置, 根据三角关系得知, a 为54.9mm ,

值为 111mm 。第
b 为 56.5mm , 第一组实际 P CS

二分区深度为30~68mm , 聚焦点取深度为56mm
计算过程相同,
的位置, 第二分区与第一分区 P CS

可以得到 c 为97mm , d 为104.6mm , 其中b 与d
为探头的中心点到焊缝中心距离在水平方向的投影

值为202mm 。
距离。第二组实际P CS
图7 按-12dB扩散角计算深度覆盖示意

表4 模拟焊缝 TOFD 检测关键工艺参数
4.4 深度的修正
厚度分区 / 探头频率 / 探头直径 / 楔块角度 /
序号 由于产品的焊缝结构特殊, 探头不能对称放置
mm MHz mm ( ° )
5 6 70 于焊缝两侧, 需要对深度进行修正, 以便更加准确地
1 0~30
5 6 60
确认缺陷的深度位置。为了方便深度修正计算, 在
3.5 9.5 60
2 30~68 仪器内部设置时需要引入虚拟角度。因此在仪器内
3.5 9.5 55
部设置第一组锥体上楔块角度为 74° , 筒体上楔角
为 111mm ; 第二组锥体上楔块

度为70° , 仪器 P CS

为 202mm ;
角度为69° , 筒体上楔角度为 60° , P CS
并以筒体侧上表面为深度基准使用以下公式对缺陷
深度进行修正。
第一分区的深度可由以下公式修正
2 2
2
2
2
图6 工艺计算几何关系示意 a + h 1 + b +h 1- X 1 2 P CS

H 1= (
-
4.3 声场的计算及厚度方向覆盖验证 2 2
( 2 )
在 TOFD 检测中, 不同区域的信号强度是不同
( 3 )
的, 在选择探头、 探头中心间距及扫查次数时必须保 X 1= F 1- l GE
b
证超声波能够覆盖检测区域并有足够的能量。由于 l GE = ( 4 )
cos16°

产品结构较为特殊, 通过实测探头 -12dB 扩散角
式中: H 1 为第一分区范围内缺陷的显示深度; h 1
和结合设置的探头中心间距, 在深度方向和宽度方
为第一分区范围内缺陷的理论深度; P CS 为第一分
向进行覆盖验证。 为图6中点G , E 间的
区探头投影尺寸的间距; l GE
根据 标 准 NB / T 47013.10 — 2015 实 测 得 到

, ,
距离; 其余参数 X 1 F 1 b 如图6所示。

-12dB扩散角, 如表5所示。 第二分区深度修正公式为
表5 所用探头-12dB扩散角实测结果

2
2
2 2 2 ( ) P CS 2
-
折射角度 / 晶片尺寸 / 探头频率 / 上边界角 下边界角 H 2= ( c + h 2 + d +h 2- X 2
/()
/()
( ° ) mm MHz γ 上 ° γ 下 ° 2 2
70 6.0 5.0 90 43 ( 5 )
60 6.0 5.0 84 44 ( 6 )
X 2= F 2- l HI
60 9.5 3.5 86 45
d
55 9.5 3.5 74 42 l HI = ( 7 )
cos21°
检测区域覆盖验证的结果: 根据表5的实测数 为第二
式中: H 2 为第二分区缺陷的显示深度; h 2
值, 用 CAD 按实际尺寸1∶1 绘图( 见图7 ) 可得第一 为第二分区探头投影尺
分区缺陷的理论深度; P CS

组探头扩散角覆盖深度为 0~39mm , 第二组探头 寸的间距; 其余参数 X 2 F 2 d 如图6所示。
, ,

扩散角覆盖深度为19~68mm , 保证了整个焊缝厚 修正结果如表6所示。
度的覆盖, 并能满足第二分区可以覆盖第一分区的 4.5 盲区补充检测
1 / 4的要求; 检测区域宽度锥体侧不能完全覆盖热 NB / T47013 — 2015 中指出: 表面盲区大于

影响区10mm , 通过偏置20mm 补充扫描, 检测区 1mm 时, 进行脉冲手工超声检测对其进行补充检

域宽度满足 NB / T47013.10 — 2015的要求。 测; 底面盲区大于1mm 时, 需要进行偏置扫描。由
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2023年 第45卷 第11期
无损检测