与超声相控阵对缺陷的定性与定量的对比

TOFD与超声相控阵对缺陷的 定性与定量的对比 *1 *Lavender Intermational NDT Consultancy Services Ltd 2 介绍 u该研究的目的主要是向TOFD和/或相控阵 的所有用户和潜在用户提供参考信息。 u检测结果并非滴水不漏，连续采集数据中 的缺陷将被分类将用于结果对比。 *3 对比 u比较如下项目： u缺陷检测 u缺陷定性 u缺陷定量 *4 衍射时差 uBS 7706：1993（ASME 第五卷第四章附件L） uDDENV 583-6：2000 u60楔块 u5MHz 6mm直径 u主波束聚焦在平板的 15mm深度 u100MHz的数字化率 u0.5mm的编码数据采集 *5 超声相控阵 u当前尚没有标准 u基于BS EN 1714 u5MHz 64晶片阵列 u激发16个晶片 u使用55楔块 u两组聚焦法则：45到70 （1步进）的扇形扫查和 一个60的电子线性扫查 u100MHz数字化率 u1.0mm步进的编码数据采 集 *6 缺陷检测 uTOFD和相控阵都扫描18个缺陷，然后直接 对比 uTOFD检测17个 （漏检的缺陷位于扫查表面的焊缝盖面区） u相控阵检出所有18个缺陷 *7 检测能力：TOFD uTOFD与相控阵脉冲回波法最重要的两点区 别： 1、衍射信号的探测几乎不受缺陷走向的影响 2、深度定量不取决于信号的幅值和相应的测 量误差 *8 定性：TOFD u特性 1、缺陷走向 2、声束覆盖 3、对大小缺陷都敏感 u缺点 1、仅进行非平行扫查存在一定的局限性 2、用于定性的A扫存在一定的 局限性 *9 TOFD定性 *10 大缺陷 *11 裂纹 *12 横向裂纹 u横向缺陷很难被检 测到，TOFD非平 行扫查可能会漏检 。 u需要特殊偏转角度 的探头。 *13 HICC损伤 *14 检测能力：相控阵 u影响相控阵信号幅值的因素： u衰减 u表面状态 u反射体形状 u反射面走向 u反射体的材料属性 u声束形状 u耦合剂 u在测量方向上的反射体尺寸 u深度，范围和平面聚焦 u焦点处声束宽度 u声束移动的增量 *15 典型焊缝扫查成像 *16 定性：相控阵 u特性 1、分辨率 2、成像 u缺点 1、幅值 2、声束形状 3、模式转换 *17 裂纹 *18 夹渣 *19 HICC损伤 *20 边缘效应 u在判读所采集的数据时不是所有的缺陷都能 用肉眼看到。 u处于临界状态的缺陷可能会漏掉。 u需要增加判读方面的相关经验。 *21 TOFD的不良响应 u裂纹尖端很难定位。 u多个面的裂纹产生较低的 衍射得到的图形对比度差 。此类缺陷容易遗漏。 *22 位于扫查表面的缺陷 uTOFD很难发现扫查表面的裂纹。 *23 相控阵比较结果 u图象显示的是一个位于扫查面的表面裂纹 。 *24 相控阵的不良响应 u增益比较低时，超 声可能会漏检气孔 等缺陷。然而，可 以注意到在3mm直 径横孔上校准TCG 10dB情况下，足 够发现气孔。 *25 焊趾响应 *26 滤掉根部几何反射信号 *27 对比定量结果 *28 深度 u长期以来在工业领域已经对TOFD的检测精 度进行验证，并得到广泛的认可。 u然而相控阵尚未获得可供参考的工业标准 。 u自身高度是通过当量法获得的。 u定量误差尚未得到破坏性检测的确认。 *Lavender Intermational NDT Consultancy Services Ltd 29 长度 uTOFD在缺陷长度方向的定量精度比高度方 向的定量精度低。 u对两种超声检测方法的结果进行对比。 *30 比较结果 *31 比较性结果 u相控阵检测中达到 饱和的信号通常都 是未熔合缺陷。 u即便是饱和信号， 相控阵定量精度也 与TOFD非常接近 。 *32 总结 *33 检测能力 uTOFD在上下表面存在盲区，但在盲区以外 有极高的缺陷检测能力。 u相控阵基于脉冲回波，非常依赖于声束方向 。 u使用电子线性扫查和从焊缝两侧进行扇形扫 查，可以达到很好的缺陷检测能力 。 *34 定性 u有经验的操作员可以对大多数TOFD发现的 缺陷进行定性。 u相控阵通过对检波A扫描数据进行细致的分 析，可以更精确地进行缺陷定性。 *35 定量 u根据比较结果发现相控阵定量精度非常高。 u使用TOFD作为深度测量基准，相控阵表现 出比手动超声更高的定量精度。 u必须注意到在所有对比实验中，相控阵仅采 用16个激活晶片，所有缺陷都位于远场区（ 非聚焦声束）。