基于变形波的超声TOFD焊缝轴偏移缺陷研究

摘要

超声衍射时差法（Time-of-flight Diffraction，TOFD）是一种新型的超声波检测技术，采用一个发射探头一个接收探头对称布置于焊缝两侧通过缺陷端部产生的衍射波时间差来检测和评价缺陷。超声 TOFD法具有定量准确、测量速度快、抗噪声能力强、检测结果更直观等优势。近年来，超声TOFD检测技术被广泛应用在焊缝缺陷的检测中，常规的超声TOFD检测都是基于缺陷位于焊缝中心线上，得到缺陷的长度、深度信息。但在实际检测中，缺陷的位置是不确定的，而缺陷深度会受缺陷偏离焊缝中心距离值的影响，这样就使得缺陷深度检测出现误差。为了减小测量误差，提高缺陷定位定量的准确性，本文针对实际检测中缺陷偏离焊缝中心线这一问题做研究，利用变形波信号对缺陷进行精确定位。
　　(1）将实际的超声TOFD检测工件转化为数学模型，建立超声TOFD检测坐标系，分析研究超声TOFD检测中变形波，利用变形波的传输时间与缺陷端点衍射波的传输时间差计算焊缝中缺陷偏离焊缝中心的距离，用建立的模型中几何关系求解缺陷的长度，根据偏心距与深度之间的关系建立循环迭代方程组求最优解，利用计算机编程求解缺陷的位置信息。
　　(2）根据超声TOFD检测的原理及国家标准设计人工试块模拟缺陷信号，按照超声TOFD检测系统要求，对人工试块和实际工件分别进行超声TOFD检测。对超声TOFD检测图谱利用离线分析软件分析得到缺陷的软件分析信息，并在图谱中提取缺陷直通波、缺陷端点衍射波、变形波信号的传输时间及探头延时等参数，借助计算机程序计算该缺陷的偏心距与优化深度值。将优化后的缺陷信息与软件的分析缺陷信息相结合得到缺陷的测量值。
　　(3）对实际工件做破坏性试验测量该工件中所含缺陷的实际信息，分别与缺陷的软件分析值、优化后的测量值作对比，分析发现利用变形波信号对缺陷信息优化后更加接近缺陷实际信息位置，误差值更小。
　　本文通过研究发现可以利用变形波信号测量出焊缝中的缺陷偏心距，进一步优化了缺陷的深度值。测量出的缺陷偏心距值符合超声TOFD检测标准要求，优化后的深度值比离线分析软件得到的深度值更接近缺陷的实际深度值，减小了测量的误差，提高了超声TOFD检测测量的定位定量精度。

目录

1绪论

1.1引言

1.2国内外研究现状与发展

1.3本文的技术路线及研究内容

2超声TOFD检测原理

2.1超声波衍射现象

2.2超声TOFD原理

2.3超声TOFD法的扫查方式

2.4钢结构的焊缝常见缺陷

2.5本章小结

3超声TOFD检测系统

3.1检测基础

3.2超声TOFD检测系统

3.3超声TOFD检测通用技术

3.4超声TOFD扫查参数设置步骤

3.5本章小结

4超声TOFD检测建模及变形波研究

4.1变形波分析研究

4.2超声TOFD检测的数学模型

4.3本章小结

5超声TOFD检测试验与数据分析

5.1超声TOFD试验系统

5.2数据分析

5.3图像处理

5.4本章小结

结论

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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