TOFD工艺计算综合试题.doc

1、盲区计算1、计算表面盲区：若采用5MHz 6mm 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？解：PCS=22/3 K t =4/3 tan 60 40=921/f=T=1/5（频率） =0.2 10-6V T=ABC-PCS 即 ABC=V T+PCS将 V=5.9106 纵波声速， T=1/5=0.2 10-6 代入ABC=5.90.2+92=93.18OB= 盲区高度为 ( ABC )2(PCS)2 =( 93.18)2( 92) 2 =7.392222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）直通

2、波周期为 n 时， T=n/f2、计算底面盲区： 若采用 5MHz 6mm 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？22xy解：使用椭圆公式：1式中： x 为焊缝宽度的一半y 为待求值a 值 =( PCS )2T 2（ T 板厚）2b 值= 工件厚度PCS=4/3Ttan=4/3 40tan60=92a= ( PCS )2T 2(92)24026122X= 焊缝宽度 /2=20/2=10b= 工件厚度 =40将以上值代入 x 2y21即 102y21a 2b2612402y 2 402(612 102 ) 即 y402(612102)39.4461

3、2612则：轴偏离盲区高度为40-39.44=0.56答：熔合线的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，

4、扩散因子 F=0.7，直通波周期1.55、焊缝宽度 40mm，热影响区 3mm，要求检出底面高度大于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+23+26=58）2、表面耦合补偿：标准规定4dB3、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 01/5 136 027.2第二层 1/5t3/5t 即 1/5 1363/5 136 27.281.6 第三层 3/5tt 即 3

5、/5 136136 81.61365、按已知条件选择探头：第一通道应选择角度大一点：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=22/3 tan70 27.2=99.6第二通道： PCS=2tan60（ 2/3 （ 81.6-27.2）+27.2）=219.8第三通道： PCS=2tan55（ 2/3 （ 136-81.6）+81.6）336.67、-12dB 声束扩散角：第一通道： 7.5M3mm 70 度（1）楔块中纵波入射角：sinp1sin 702.4 / 5.90.38

6、2p122.47（2）楔块中声束扩散角：sinp10.72.4 /(7.53)0.074P24.28（3）楔块中纵波声束的上下边界角：p上122.474.2826.75P下122.47 - 4.2818.19（ 4）计算钢中纵波的声束上下边界角：sinl上1sin 26.755.9 / 2.41.106l 上190sinl下1sin18.195.9 / 2.40.767l下 250.1第二通道： 5M6mm 60 度（1）楔块中纵波入射角：sinp 2sin 60 2.4 / 5.90.352（2）楔块中声束扩散角：sinp 20.7 2.4 /(5 6)0.056（3）楔块中纵波声束的上下边

7、界角：p上220.623.2123.83P下220.62 - 3.2117.41（ 4）计算钢中纵波的声束上下边界角：p2P220.623.21sinsinl上 2l下 2sin 23.835.9/ 2.40.993sin 17.415.9 / 2.40.735l上 2l 下283.3247.35第三通道： 4M8mm 55 度（1）楔块中纵波入射角：sinp 3sin 55 2.4 / 5.90.333p319.46（2）楔块中声束扩散角：sinp 30.7 2.4 /(4 8)0.0525P33.00（3）楔块中纵波声束的上下边界角：p上319.463.0022.46P下319.46 -

8、3.0016.46（ 4）计算钢中纵波的声束上下边界角：sinl上3sin 22.465.9 / 2.40.939l上 369.91sin l下3 sin16.46 5.9 / 2.4 0.696l 下3 44.158、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 - 0.5C= 99.6 5 0.5 =21.38us5.91/5t 厚度到达时间即（厚度 = 113627.2）的时间5=2( PCS1 )2D 22楔块对总延时C2( 99.6) 227.2225=24.23us

9、5.9第二通道时间窗口 ：向上覆盖25%（42.89-51.4）时间窗口为 (1 1)1 t 厚度到达时间 3 t 厚度到达时间455即： 20.4 厚度到达时间 81.6 厚度到达时间2 ( PCS2 )2D 220.4厚度到达时间 =2楔块对总延时C2 ( 219.8)220.42=25 =42.89us5.981.6 厚度到达时间 =2 ( PCS2)2D22楔块对总延时C2 ( 219.8 )281.6225 =51.40us5.9第三通道时间窗口：向上覆盖25%（66.53-78.84）时间窗口为 3 t1(3 t1 t) 厚度到达时间 t 厚度到达时间5455即： 68 厚度到达时

10、间 136 厚度到达时间68 厚度到达时间 = 2(PCS3 )2D 2楔块对总延时C2( 336.6)26825 =66.53us=25.9136 厚度（底波）到达时间 = 2(PCS3 )2D 2楔块对总延时 +0.5C2 ( 336.6 )21362=25 0.5=78.84us5.99、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

11、波波幅设置为满屏的 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25mm 深度侧孔，误差小于1.36mm（工件厚度 1%）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 0.5mm12 、平均处理次数：（一般告知）13 、扫查速度 =仪器的 PRF扫查增量平

12、均次数=1000 1 2=500mm/s14 、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） ：使用椭圆公式： x2y 21a2b2式中： x 为检测区域宽度的一半y 为待求值a 值 =( PCS) 2T 2（T 板厚）2b 值 = 工件厚度数据已知：第三通道 PCS3=336.6工件厚度 =136a=( PCS ) 2T 2( 336.6 )21362216.3822X= 扫查检测宽度 /2=58/2=29将以上值代入 x2y 21 即29 2y21a2b2216.3821362y 2 1362(216.38229 2 ) 即 y1362( 216

13、.382292)134.77216.382216.382则：盲区高度为136-134.77=1.2316、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1 值=58 1 =14.5mm44四、偏置扫查次数：焊缝两侧各1 次五、偏置底面盲区：22根据 x2y21aba 值为第三层 PCS 22(） （实际工件厚度）2b 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：336.6a=()21362 =216.38b=136x=29 14.5-14.5代入： x2y2221aby=135.18则：偏置后的底面盲区高度为=136-135.18=0.82mm17、打磨宽度：焊缝每侧最小为1 PCS（第三层） + 探头前沿 + 偏置量2= 336.6 +10+1