超声TOFD技术在焊缝检测中的应用及缺陷分析研究

摘要

衍射时差法(time-of-flight diffraction，TOFD)超声检测技术是一种新型的无损检测技术，它通过测量缺陷边缘的衍射时间差，对缺陷进行定量定位。相比其他检测技术，TOFD技术具有可靠性好、检出率高、定量精度高、检测效率高、无污染和操作成本低等优点。该技术自研究发现以来，已得到英国、美国、日本等国家的高度关注，并被广泛应用于实际金属焊缝检测。21世纪初，这项技术在国内逐步得到应用，但国内对此技术的研究还在初步阶段。相对TOFD检测的操作而言，对检测所得图像的识别判读是研究的重点与难点。
　　 为了使TOFD技术被更多人了解接受，推动其在国内的应用与研究，本文对TOFD技术的应用及检测结果进行了研究。主要内容如下:
　　 1.为了加深对TOFD检测法的认识，文中对TOFD检测中的重要理论知识进行了介绍，包括:TOFD检测基本原理、研究现状、优缺点、检测步骤、参数的选择原则等。
　　 2.为了验证TOFD技术对缺陷定量的精度，根据超声TOFD和各国已有标准，设计加工含有人工缺陷的试块。对试块TOFD图像进行缺陷定量分析，将所得数据与人工缺陷实际数据相比较，计算误差，分析影响定量精度的因素。结果表明TOFD检测法具有很高的定量精度。
　　 3.对含有裂纹、未熔合、未焊透、气孔、夹渣等自然焊接缺陷的焊板分别采用TOFD、射线二种方法进行检测。为了使读者了解TOFD定量定位方式，文中以所测焊板为例详细分析了TOFD法定量定位的方法，并对部分焊板进行定量定位。在缺陷图谱特征方面，文中利用TOFD法对缺陷性质进行估判，利用射线结果对缺陷定性，分析常见焊接缺陷的图谱特征并与其典型图谱进行比较。对大厚度焊缝进行TOFD、射线二种方法检测，分析TOFD法在大壁厚检测中的特点。结果表明:同一种缺陷的图谱特征有很多共性，利用TOFD法可对缺陷性质进行估判。在大壁厚检测中，TOFD法具有独特优势。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 本课题的研究背景及意义

1．3 国内外研究现状

1．4 本文的主要研究内容

第二章 TOFD检测基础知识

2．1 TOFD检测技术的基本原理

2．2 TOFD检测技术的发展史

2．2．1 TOFD技术的提出

2．2．2 TOFD技术标准的发展史

2．2．3 TOFD技术在国外的不断研究

2．2．4 TOFD技术在国内的应用与研究

2．3 TOFD检测技术的基本布置

2．4 TOFD检测技术的扫查类型及其特点

2．5 TOFD图像的现成及特点

2．5．1 TOFD图像的形成

2．5．2 TOFD图像的特点

2．6 TOFD检测技术的应用及优缺点

2．6．1 TOFD检测技术的应用

2．6．2 TOFD技术的优点

2．6．3 TOFD技术的局限性

第三章 研究方法及内容

3．1 TOFD检测仪器

3．2 检测中主要参数的选择原则

3．2．1 探头角度的选择

3．2．2 探头频率的选择

3．2．3 探头晶片尺寸的选择

3．2．4 扫查次数的选择

3．3 TOFD检测的主要步骤

3．4 对人工试块的检测

3．4．1 试块的制备

3．4．2 参数的选择

3．4．3 分析结果以验证TOFD检测定量精度

3．4．4 测量误差分析

3．5 实际焊缝检测

3．5．1 检测对象

3．5．2 检查过程

第四章 检测结果分析

4．1 焊缝的五种常见缺陷

4．1．1 缺陷的产生原因

4．1．2 缺陷的危害

4．2 检测结果的定量定位研究

4．2．1 TOFD对缺陷定量定位的原理

4．2．2 对实际焊缝检测结果的定量定位

4．2．3 TOFD法定量定位的优势

4．3 TOFD图像中常见缺陷的特征分析

4．3．1 气孔类缺陷的特征及射线对比分析

4．3．2 夹渣类缺陷的特征及射线对比分析

4．3．3 未焊透类缺陷的特征及射线对比分析

4．3．4 未熔合类缺陷的特征及射线对比分析

4．3．5 裂纹类缺陷的特征及射线对比分析

4．4 TOFD法在大壁厚焊缝检测中的优势

结论

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士期间发表论文