TOFD工艺计算综合试题

1、盲区计算 1、计算表面盲区：若采用 5MHz 06mm 60o探头对40mm工件进行TOFD扫查, 直通波周期为1,则表面盲区高度？ B 解： PCS=2X 2/3 X K X t =4/3 X tan 60 X 40=92 1/f=T=1/5 （频率）=0.2 X 10-6 V X T=ABC-PCS 即 ABC=V X T+PCS 将 V=5.9 X 106 纵波声速，T=1/5=0.2 X 10-6 代入 ABC=5.9 X 0.2+92=93.18 OB=盲区高度为序匚学二夢盲=7.39 答：盲区的高度为7.39mm 注：如果直通波周期为2,即T=2/f （f为探头标称频率） 4/ 直

2、通波周期为n时，T=n/f 2、计算底面盲区： 若米用5MHz6mm 60o探头，板厚40mm, X型坡口，底面 焊宽20mm,求熔合线的底面轴偏离盲区? 2 2 解：使用椭圆公式：与E 1 a b 式中：x为焊缝宽度的一半 y为待求值 a 值=（PCS）2 T2（T 板厚） b值二工件厚度 PCS=4/3XTXtan 0=4/3 X0Xan60=92 a= （学）2 T2 X=焊缝宽度/2=20/2=10 b=工件厚度=40 2 2 102 将以上值代入冷身1即巴 a b61 402 402 (612 102) 612 39.44 则：轴偏离盲区高度为40-39.44=0.56 答：熔合线的

3、底面轴偏离盲区高度为0.56mm 注：底面盲区通常指轴偏离底面盲区，最大检测区域处通过轴偏离扫查只能减小，并不能消除。 案例： 已知条件： 1、探头：10M3mm、7.5M3mm、5M6mm、4M8mm、3.5M12.5mm、4M 爬 波探头，K1、K2横波斜探头 2、楔块：70度、65度、60度、55度、50度、45度（前沿：10mm，延时： 5.0us） 3、 工件厚度136mm，对比试块/模拟试块：156mm，钢中纵波声速5.9, 材 质：CF62,楔块中的声速 2.4； 4、 仪器的PRF=1000,扩散因子F=0.7,直通波周期1.5 5、焊缝宽度40mm，热影响区3mm，要求检出底

4、面高度大于 1mm的缺陷 工艺卡填写 如工艺卡已填写就不要填写了，如空白就按已知条件填入即可。空白处多为 计算填入，具体如下： 1、 检测区域：焊缝宽度+2倍热影响区+标准要求(40+2X3+2X6=58 ) 2、表面耦合补偿：标准规定 4dB 3 、扫查方式：非平行扫查 4、因板厚为136mm，按标准要求要 分层扫查，分层标准见(标准100-200 一栏) 分三层：第一层 01/5t 即 01/5X136 027.2 第二层 1/5t3/5t 即 1/5X1363/5X136 27.281.6 第三层 3/5tt 即 3/5X136136 81.6136 5、按已知条件选择探头： 第一通道应

5、选择角度大一点： 7.5M3mm 70 度 第二通道应选择角度比第一层小：5M6mm 60 度 第三通道应选择角度比第二层小：4M8mm 55 度 6、计算 PCS 第一通道： PCS=2X 2/3 Xtan70 X27.2=99.6 第二通道： PCS=2X tan60 X( 2/3 X( 81.6-27.2 )+27.2 )=219.8 第三通道： PCS=2X tan55 X(2/3 X(136-81.6 )+81.6)336.6 7、 -12dB 声束扩散角： 第一通道： 7.5M3mm 70 度 (1 )楔块中纵波入射角：sin p1 sin70 2.4/5.9 0.382 p1 2

6、2.47 ( 2 )楔块中声束扩散角：sin p1 0.7 2.4/(7.5 3) 0.074 P2 4.28 ( 3 )楔块中纵波声束的上下边界角： p122.47 4.2826.75 22.47-4.28 18.19 （4）计算钢中纵波的声束上下边界角： sin |上 1 sin 26.75 5.9/2.4 1.106l1 90 sin 吓1 sin18.19 5.9/2.4 0.767 l下2 50.1 第二通道：5M6mm 60度 （1） 楔块中纵波入射角：sin p2 sin60 2.4/5.9 0.352 p2 20.62 （2） 楔块中声束扩散角：sin p2 0.7 2.4/（

7、5 6） 0.056 P2 3.21 （3）楔块中纵波声束的上下边界角： p上220.62 3.2123.83 P下220.62-3.2117.41 （4）计算钢中纵波的声束上下边界角： sin l上2 sin 23.83 5.9/2.4 0.993l上2 83.32 sin i下2 sin 17.41 5.9/2.4 0.735i下2 47.35 第三通道： 4M8mm 55 度 （1） 楔块中纵波入射角：sin p3 sin55 2.4/5.9 0.333 p3 19.46 （2） 楔块中声束扩散角：sin p3 0.7 2.4/（4 8） 0.0525 P3 3.00 （3）楔块中纵波声

8、束的上下边界角： p 上319.46 3.0022.46 P 下319.46-3.0016.46 （4）计算钢中纵波的声束上下边界角： sin l上3 sin 22.46 5.9/2.4 0.939l上3 69.91 sin 吓3 sin 16.46 5.9/2.4 0.696l下3 44.15 8、时间窗口设置： 第一通道时间窗口 ：不考虑向下覆盖 (21.38-24.23) 时间窗口为 直通波到达时间 1/5t 厚度到达时间 直通波到达时间=PCS楔块对总延时-0.5 C =窖 5 o.5=21.38us 5.9 1/5t厚度到达时间 即（厚度=丄136 27.2）的时间 5 2仔）2 D

9、2 楔块对总延时 （99.6）2 （2 ） 2 27.22 5.9 5=24.23us 第二通道时间窗口 ：向上覆盖25% （42.89-51.4 ） 时间窗口为（1丄）5厚度到达时间厚度到达时间 455 即: 20.4厚度到达时间81.6厚度到达时间 20.4厚度到达时间= PCS2 22 2J 22） D 楔块对总延时 20.42 5 =42.89us 81.6厚度到达时间= 219.8）2 2 5.9 C 2（21；8）2 81.62 楔块对总延时 5.9 5=51.40us 第三通道时间窗口：向上覆盖25%（ 66.53-78.84） 时间窗口为3t - （3tt）厚度到达时间t厚度到

10、达时间 5455 即: 68厚度到达时间136厚度到达时间 68厚度到达时间=2（PCS3）2 2 楔块对总延时 2、（辔6）2 682 5.9 5=66.53us 136厚度（底波）到达时间 2i(PCSJ2 D2 楔块对总延时+0.5 2j33；6)2 1362 5.9 5 o.5=78.84us 9、灵敏度设置: 第一通道：选择根据第一通道厚度分区厚度0-27.2范围找对比试块上 12.5mm和25mm深度侧孔，将其中较弱衍射波波幅设置为 满屏的40%80% 第二通道：选择根据第二通道厚度分区厚度27.2-81.6范围找对比试块上 37.5mm和75mm深度侧孔，将其中较弱衍射波波幅设置

11、为 满屏的40%80% 第三通道：选择根据第三通道厚度分区厚度27.2-81.6范围找对比试块上 87.5mm和125mm深度侧孔，将其中较弱衍射波波幅设置为 满屏的40%80% 10、深度校准: 第一通道： 找到对比试块上 厚度1%） 25mm深度侧孔，误差小于 1.36mm （工件 第二通道： 找到对比试块上 75mm深度侧孔，误差小于 1.36mm （工件 厚度1%） 第三通道： 找到对比试块上 125mm深度侧孔，误差小于 1.36mm （工件 厚度1%） 11、扫查增量：一般填入 1mm或0.5mm 12、平均处理次数：（一般告知） 13、扫查速度=仪器的PRFX扫查增量一平均次数

12、=1000 X 1 2=500mm/s 14、位置传感器校准：移动距离多少都可以 但误差 所填入距离数值的1%即可 15、底面盲区（计算）： 2 2 使用椭圆公式：笃笃1 a b 式中：X为检测区域宽度的一半 y为待求值 a值=：（卩：）2 t2（T板厚） b值二工件厚度 数据已知： 第三通道PCS3=336.6 工件厚度=136 a l（ PCS）2 T2 K3366）2 1362 216.38 2V 2 X=扫查检测宽度/2=58/2=29 2 2 将以上值代入/令 2 y 1362 1362 (216.382 2 216.38 292) 1362 (216.382 292) V216.3

13、82 134.77 则：盲区高度为 136-134.77=1.23 16、是否需要偏置非平行扫查？ 要根据已知条件（因有“要求检出底面高度大于 1mm的缺陷”条件）， 才要看计算数值是否大于（或小于）已知值。如大于，则要进行偏置; 如小于，则不要偏置 一、因：计算值为1.23，大于已知值1，所以要进行偏置非平行扫查， 二、偏置检测通道：第三通道 三、偏置量：检测区域宽度的 -值=58X丄=l4.5mm 44 四、偏置扫查次数：焊缝两侧各1次 五、偏置底面盲区： 2 2 根据务 2 1 a b a值为J（第二层空）2 （实际工件厚度）2 b值为工件厚度 X为：检测区域宽度/2+偏置量 y为：要求出偏置后底面盲区高度 将已知数值： a= 336.6）2 1362 =216.38 V 2 b=136 x=29 - 14.5-14.5 2 2 代入：笃每 1 a b y=135.18 贝V：偏置后的底面盲区高度为 =136-135.18=0.82mm 17、打磨宽度：焊缝每侧最小为 1PCS （第三层）+探头前沿+偏置量 2 = 336+10+14.5=217mm 18、扫查面盲区: 第一通道 PCS=9