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標題: 44mm厚球罐TOFD工藝探討 [打印本頁]
作者: jxtjndt 時間: 2013-10-18 19:21
標題: 44mm厚球罐TOFD工藝探討
本帖最后由 jxtjndt 于 2013-10-18 19:35 編輯
3000立方球罐，材質：Q370R，X型坡口，SMAW，焊縫寬度：外45/內28mm，外壁掃查。
檢測單位采用5MHz/70°/Φ6mm探頭檢測，PCS=161mm，采集圖像如下：
問題如下：1 該檢測工藝是否合適？同樣厚度的工件，其它單位一般都采用5MHz/60°/Φ6mm探頭檢測，檢測單位的理由：經計算，采用60°或63°（武漢中科）探頭，底部（內壁）焊縫不能一次覆蓋，故采用70°探頭。
2 此工藝下試采集的圖像，底面反射波異常（見圖），大家分析一下原因，是否因為PCS過大，探頭晶片尺寸過小，或其它什么原因所致？謝謝。
作者: 糟老頭子 時間: 2013-10-18 22:59
"底部（內壁）焊縫不能一次覆蓋"的意思是什么？就算是使用70度探頭，下表面中心線盲區和中心線附近的盲區還是一直存在啊？除非同時使用其它方法諸如常規超聲或相控陣覆蓋上下表面來彌補。
使用60度探頭設置pcs為101的話，上表面和下表面中心線盲區粗略計算分別為：上表面6.5mm下表面1.3mm；
而使用70度探頭設置pcs為161的話，上表面和下表面中心線盲區粗略計算分別為：上表面12mm下邊面1.8mm。
顯然加大pcs后盲區越來越大。
作者: jxtjndt 時間: 2013-10-19 08:58
作者: jxtjndt 時間: 2013-10-19 09:01
聲束覆蓋如圖示
作者: luolang1314 時間: 2013-10-19 10:38
應該是70°探頭聲場的問題；采用大角度探頭，可以改善上表面盲區，但對于底面盲區有增大的可能，同時對底面附近缺陷有漏檢的可能；
所以一般采用70°探頭，較小PCS檢測上半部分缺陷，采用45°探頭，合適PCS檢測下半部分缺陷。
70°探頭直通波分量較強，45°探頭底波分量相對較強一些；由于橫波產生的變型縱波聲場干擾，對于特定PCS會有一定干擾，導致理論聲場和實際聲場有一定出入。
作者: yuwen 時間: 2013-10-19 11:38
學習來了
作者: 糟老頭子 時間: 2013-10-19 12:55
你貼了一張探頭頻率、直徑改變，PCS不變的圖。而你的問題卻是探頭不變，PCS發生改變。
你可以在人工缺陷的試塊上試試這兩種選擇（70度對應的160的PCS和60度對應的101的PCS）那種效果好？我傾向于60度的
作者: allen_hay 時間: 2013-10-21 16:36
我跟大家看法一致。
1。該工藝采用70度是不合理不正確的，所謂60度不能完全覆蓋完全是謬論。只要直通波能達到波高要求，底面波能達到波高要求，即說明設置能完全覆蓋焊縫厚度，剩下的只是盲區問題（底面焊縫寬度方向上的覆蓋另說）。所謂的TOFD盲區是信號的相互疊加影響，與擴散角沒有關系。且在同一波束交點深度的要求下，使用70度必然增加了PCS值，這樣一方面增加了聲程和衰減，另一方面增大了上表面盲區。
2。底波異常的原因就是因為使用了70度的楔塊。
建議樓主改為60度楔塊，重新設置并檢測。根據標準，可以僅做一次掃查。
作者: jxtjndt 時間: 2013-10-21 18:18
本帖最后由 jxtjndt 于 2013-10-21 19:06 編輯
謝謝大家的回復。
5MHz、Φ6mm、60°探頭在外壁1次非平等掃查檢測， PCS=102mm。
理論計算結果如下：掃查面盲區11mm,底面盲區1.8mm.探頭-12dB擴散角：45.7°~90°
底面檢測寬度=102－(2×44×tg45.7°)≈12mm,一次非平行掃查是不能覆蓋檢測區域的。
而底面焊縫寬度28mm，如果再加下兩側熱影響區各10mm，.......
標準規定：探頭聲束在所檢測區域高度范圍內相對聲束軸線處的聲壓幅值下降不應超過12dB。同時，檢測工件底面的探頭聲束與底面法線的夾角不應小于40°。 如果60°探頭只做一次掃查，雖也能獲得完整的掃查圖像，但在焊縫邊緣及熱響區處，可能是-20dB甚至更低的波束邊緣掃查，導致這些部位的掃查靈敏度偏低，缺陷衍射信號過于微弱，可能不能被接收和觀察到，影響缺陷的檢出。
作者: jxtjndt 時間: 2013-10-21 18:27
本帖最后由 jxtjndt 于 2013-10-21 18:30 編輯
此工藝下：直通波波幅一般為40%~80%, 底面波一般都滿屏，“底面波達到波高要求”的標準是什么，有量化指標嗎？謝謝。
作者: 為人民服務 時間: 2013-10-21 23:03
請問下各位前輩：TOFD盲區上表面盲區和下表面盲區指的是什么呢？
我的理解：
上表面盲區：1、近表面盲區，直通波會覆蓋缺陷的距離成為直通波盲區？；2、擴散教小導致近表面區域聲束不能覆蓋的區域稱為上表面盲區？
下表面盲區：缺陷下尖端聲束是橢圓軌跡，橢圓最低處與聲束邊界與橢圓相交的垂直距離叫做底面盲區
請教各位前輩，分享下關于盲區的理解，以及計算方式，小弟剛剛學TOFD，一直對這個問題不解，請求各位前輩解惑！
作者: allen_hay 時間: 2013-10-22 08:31
底波比80%滿屏高高20dB以上。若60度按照計算滿足不了底面寬度的覆蓋，可適當增加PCS進行檢測，但這樣會增大表面盲區。
更好的方法是使用兩次偏置非平行掃查，只是這樣會多一次掃查而已。
無論怎么說，70度的角度選擇不是很合理。
作者: 糟老頭子 時間: 2013-10-23 02:25
本帖最后由 糟老頭子 于 2013-10-23 02:32 編輯
不熟悉標準，而看了樓主說的原因我感覺很有道理。但我仍有兩個問題：
你前面發表的“5MHz、Φ6mm、60°探頭在外壁1次非平等掃查檢測， PCS=102mm。理論計算結果如下：掃查面盲區11mm,底面盲區1.8mm.探頭-12dB擴散角：45.7°~90°”
問題一：我計算的“使用60度探頭設置pcs為101的話，上表面和下表面中心線盲區粗略計算分別為：上表面6.5mm下表面1.3mm”和你的出入很大，而我計算的70度探頭“上表面12mm下表面1.8mm”卻和你計算的比較接近，請問你是怎么計算得來的？
問題二：“探頭-12dB擴散角：45.7°~90°”，而我計算：頻率5MHz、直徑6mm、折射角60度、楔塊聲速按2.33mm/s的聲束擴散角如下：
首先計算楔塊角度，由SNELL定律可知探頭的入射角為：arcsin（2.33*sin60/5.9）≈20°；楔塊里的半擴散角r=arcsin（Fλ/Ds），F取-12dB的0.7，則r=arcsin（0.7*0.46/6）≈3.08°。楔塊中的聲束擴散角就是16.92°~23.08°。那么在鋼中的折射角也就是鋼中擴散角為：arcsin（5.9/（2.33/sin16.92））~arcsin（5.9/（2.33/sin23.08）），就是47.47°~83.05°。與樓主的45.7°~90°出入也較大。
那么樓主，你到底是怎么算出來的呢？另外樓主是參考的什么標準，是否有電子版的發上來也讓我學習下？多謝了。
作者: jxtjndt 時間: 2013-10-23 16:16
求晶片尺寸6mm，頻率5MHz，折射角60°的縱波斜探頭的鋼中-12dB聲束邊界角，設工件中縱波聲速C=5.95mm/μs，楔塊中縱波聲速CP = 2.4mm/μs。
折射角公式計算出楔塊中縱波入射角度：
sinθP = sin60°× 2.4/5.95
θP =20.44°
計算楔塊中縱波的聲束擴散角
sinγ = 0.8 ×2.4/6×5
γ = 3.67°
計算楔塊中縱波的聲束上下邊界角
γ上 = 20.44 + 3.67 = 24.11
γ下 = 20.44 - 3.67 = 16.77
計算鋼中縱波的聲束上下邊界角
sinθL上 = sin24.11×5.95/2.4; θL上 = 90°
sinθL下 = sin16.77×5.95/2.4; θL下 = 45.67°
答案：該縱波斜探頭在鋼中的-12dB上邊界角為90°，下邊界角為45.67°
作者: jxtjndt 時間: 2013-10-23 16:35
本帖最后由 jxtjndt 于 2013-10-23 16:49 編輯
在這Tp取2個周期，即0.4μs，聲速取5.95mm/s, PCS=102mm,
則：Dz=【（5.95×0.4/2）2 +5.95×51×0.4】1/2=11.08mm
用40mm厚盲區試塊實測，直通波盲區約5~6mm, 小于理論計算盲區。
作者: jxtjndt 時間: 2013-10-23 16:52
我們執行的是NB/T47013.10-2010標準。
作者: furulong 時間: 2013-10-23 18:52
底面覆蓋區域的理論計算與實際可能有出入，最好能有試塊驗證一下。
作者: jorsonsh 時間: 2013-10-24 07:21
不錯的討論！
作者: jxtjndt 時間: 2013-10-24 08:10
用40mm厚盲區試塊實測下表面盲區，≤1mm
作者: 糟老頭子 時間: 2013-10-28 11:37
我計算的盲區是取脈沖持續時間為1.5個周期，你取2個周期的話盲區就變大了。一般儀器都是1.5個周期吧
作者: 為人民服務 時間: 2013-11-18 00:28
在TOFD檢測過程中應該沒有對底波有什么要求吧，4730標準中在靈敏度設置中若直通波不可見采用底波調節，達到滿屏80%波高在增加23-32dB，其他沒有對底波有什么要求吧，請大哥賜教！
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