第六章TOFD缺陷信号特征与数据评定.ppt

第六章 缺陷信号特征和数据评定 6.1 缺陷信号特征 TOFD检测发现的缺陷分为表面开口缺陷和埋藏缺陷两大类。其中表面开口缺陷可分为三小类，即： （1）上表面开口缺陷； （2）下表面开口缺陷； （3）贯穿性缺陷。 埋藏缺陷也可分为三小类： （1）点状缺陷； （2）没有自身高度的缺陷； （3）有自身高度的缺陷。 缺陷的类型及位置，高度及长度是TOFD技术的检测结果评定分级的基本依据。需要指出的是,上述分类只是按照缺陷位置和尺寸划分了缺陷的类型，并没有要求确定缺陷的性质。 众所周知，缺陷性质对于判断其危害性，在使用过程中是否会扩展而导致破坏十分重要，但由于TOFD技术的局限性，根据其信号特征和图像尚不能准确判断缺陷的性质，所以到目前为止，有关技术规范和标准一般并不要求对发现的缺陷定性。 在应用常规脉冲回波超声技术检测时，有经验的人员可以从信号的A扫描波型和其在焊缝中的位置，以及对材料特性、焊接技术的认识和工厂质量管理情况，综合分析推测该缺陷的性质。对TOFD技术来说同样如此，并没有更有效的手段可用，除了信号特征外，相关常识和尽可能多的背景知识是缺陷定性的重要依据。 对于脉冲回波，随着探头角度而变化的信号幅度有助于判别体积型缺陷和平面型缺陷，但是对于TOFD来说，这种方法不能采用，必须使用其他的线索。对TOFD技术，缺陷定量和定性的一个重要线索就是尖端衍射信号的相位。与直通波相位相同的信号是下尖端产生的衍射信号，与直通波相位相反的信号是上尖端产生的衍射信号。 增加辅助检测可以得到更多更详细的信息。平行扫查用于缺陷定性是非常重要的，因为在焊缝横截面上的缺陷位置和缺陷延伸的方向可以显示出来，这将为判断缺陷类型提供重要提示。如有可能应同时采集脉冲回波以及TOFD数据，因为这两个技术是相互补充的，检测数据越多，就越能得到缺陷的表现特征。对于不能归类的缺陷或者不确定的缺陷，一般将其看作最坏的情况，即裂纹，除非有充分证据证明其不是裂纹，这样处理是非常必要的。 6.1.1 上表面开口缺陷信号特征 上表面开口缺陷有两个特征： （1）直通波消失或下沉； （2）仅有下尖端衍射。 这一类缺陷的A扫直通波信号会消失，图像中的直通波会断开（图6.2）。但对长度或高度较小的上表面开口缺陷，其A扫直通波信号可能并不消失，仅仅是波幅减小；图像中的直通波并不断开，仅仅因传输时间延长而下沉（图6.3）。此类缺陷的下尖端信号较弱，其相位与直通波相同。但对高度较小的缺陷，其下尖端信号可能被直通波掩盖。除非缺陷很大，一般情况底面波没有变化，且无异常变形波。 采用平行扫查可以使上表面开口缺陷的信号更容易分辨，其高度和端点的位置测量也更准确（图6.4）。 如果上表面开口缺陷的下尖端的信号被直通波掩盖，可采用直通波去除（差分）的处理方法使信号显示出来。 如果扫查时探头相对工件提离，耦合剂厚度发生变化，图像中的直通波就会扭曲或上下跳动，影响表面开口缺陷的识别，这时需要使用软件进行拉直处理。为了保存掩盖在直通波内的真实信号，应采取拉直图像的底面波信号，而不是拉直直通波信号，来进行处理，拉直直通波和拉直底波的效果是一样的，因为探头提离时直通波和底面回波信号是同时移动的。 上表面开口缺陷的定性可通过目视观察，或应用磁粉、渗透等表面检测方法确认。如果较大的裂纹在表面只有很小开口，表面检测难以判断，可以使用爬波探头检测验证，或使用斜角横波探头的二次波来寻找角反射来验证。 6.1.2 下表面开口缺陷信号特征 下表面开口缺陷的两个主要特征是： （1）底面回波消失或减弱； （2）仅有上尖端衍射 . 有三种情况: ①如果高度很大，则A扫的底波信号 会消失，图像中的底波会断开（图6.5）; ②如果缺陷高度不太大，其A扫底波信号可能并不消失，仅仅是波幅减小，图像中的底波并不完全断开，仅仅信号减弱而灰度变浅或因传输时间延长而下沉（图6.6）； ③如果底面开口缺陷高度很小，则底面波的信号 将几乎不发生变化。此类缺陷的上尖端信号相位与直通波相反。除非缺陷很大，一般情况下直通波没有变化。 靠近底面的信号的识别是比较困难的，因为底部可能发生的缺陷种类众多，例如裂纹、条状夹渣，条形气孔、未熔合、未焊透、内凹、错边、根部腐蚀等。另一方面，对底部缺陷的验证也比对上表面缺陷的验证困难。 可以通过比较上尖端信号波幅来区分裂纹和其他缺陷。来自裂纹上尖端的信号很弱，而内凹和条形缺陷能产生比裂纹尖端更强的信号比较图6.7与图6.6，可以看到这一现象。需要注意的是，虽然大多数情况是这样，但并非总是如此。其他可以验证裂纹的办法是进行更多的扫查，使用脉冲回波或者爬波去寻找角反