了解一種新型TOFD掃查面盲區(qū)對比試塊

超聲衍射時差法（TOFD）檢測技術(shù)具有檢測效率高、定量準確、精度高、檢測結(jié)果直觀、檢測時無輻射等優(yōu)點，近幾年在國內(nèi)工業(yè)檢測中得到了廣泛的應用。準確確定掃查面盲區(qū)、減小掃查面盲區(qū)是TOFD技術(shù)避免漏檢的關(guān)鍵因素之一，因此在制定工藝時必須仔細考慮盲區(qū)的問題。NB/T47013.10-2015標準《承壓設(shè)備無損檢測第10部分：衍射時差法超聲檢測》中提出了對盲區(qū)的控制要求，并規(guī)定了采用掃查面盲區(qū)試塊。華電鄭州機械設(shè)計研究院有限公司/鄭州國電機械設(shè)計研究所有限公司的檢測人員提出了一種新型的TOFD技術(shù)掃查面盲區(qū)對比試塊，該試塊可為制定檢測工藝時確定掃查面盲區(qū)提供準確的數(shù)據(jù)支撐。下面就讓我們來詳細了解一下吧。TOFD技術(shù)的掃查面盲區(qū)特征TOFD檢測技術(shù)采用探頭對一發(fā)一收的放置方法來控制發(fā)射短脈沖，通過計算遇到缺陷尖端轉(zhuǎn)變的衍射信號到達時間來分析缺陷的位置及大小。受信號脈沖寬度的限制，近表面缺陷的端點衍射波與直通波發(fā)生重疊，形成掃查面盲區(qū)，導致缺陷定位困難。盲區(qū)深度為d，聲速為c，探頭中心距為2S，直通波的傳輸時間TL=2S/c，直通波脈沖時間寬度Tp可從振幅的10%處截取得到，一般情況下取直通波兩倍周期，則盲區(qū)的深度d可按下式算出：目前，通過優(yōu)化檢測參數(shù)（減小探頭中心距、提高探頭頻率等）來控制掃查面盲區(qū)，但上述參數(shù)無論怎樣調(diào)節(jié)都無法使盲區(qū)減小到可忽略的程度。由于掃查面盲區(qū)較大，實際檢測時需要采取其他有效措施解決掃查面盲區(qū)內(nèi)缺陷漏檢的問題。掃查面盲區(qū)對比試塊NB/T47013.10-2015標準要求使用掃查面盲區(qū)高度測定試塊來確定初始掃查面盲區(qū)的高度。該試塊上有距離掃查面不同深度、不同長度的8個Φ2mm橫孔，從標準中可以看出對試塊加工工藝有很高的要求，這些橫孔孔徑較小且長度較長。新型TOFD掃查面盲區(qū)對比試塊設(shè)計的新型TOFD掃查面盲區(qū)對比試塊采用深度連續(xù)變化的矩形槽(見圖1)。該試塊所用材料需經(jīng)過MT(磁粉檢測)、UT(超聲檢測)、PAUT(相控陣超聲檢測)等方法嚴格檢測，試塊聲束通過區(qū)不得有大于等于Φ2mm的平底孔當量的缺陷存在。試塊采用電火花數(shù)控線切割機床加工而成，加工工藝簡單，成本較低，數(shù)控加工精度可控，可以滿足現(xiàn)場檢測對比驗證的需要。有條件的情況下，可以在試塊上表面刻上長度，并計算出對應長度位置處盲區(qū)的高度。圖1新型TOFD掃查面盲區(qū)對比試塊結(jié)構(gòu)示意制作方法及要求：加工如圖1所示的人工缺陷試塊，試板厚度T不小于20mm，對比試塊應選用聲學性能與工件相同或相似的母材。采用電火花數(shù)控線切割機床從鋼板下表面向鋼板上表面切割一個矩形槽，矩形槽高度為2mm，矩形槽的長度不小于100mm，矩形槽缺陷距離鋼板上表面最小高度為0mm，最大高度Y不小于10mm，且該矩形槽與鋼板上表面成一定夾角X（推薦夾角為2°~8°）。需要保證人工缺陷與試塊上表面夾角X為已知角度，以便于后期的驗證計算。兩種對比試塊的比較在使用NB/T47013.10-2015標準要求的掃查面盲區(qū)高度對比試塊時，除規(guī)定深度的盲區(qū)能夠準確對比外，其余深度的掃查面盲區(qū)只能粗略判定，不能對具體技術(shù)檢測條件下掃查面對應的盲區(qū)進行精準判斷。該試塊的盲孔必須一次性加工成型，因為每一次鉆孔后會在孔壁上留下細微的臺槽。加工出符合要求的高精度盲孔試塊的加工成本較高，且需要多張圖譜才能驗證當前參數(shù)下的盲區(qū)范圍。新設(shè)計的TOFD掃查面盲區(qū)對比試塊利用三角關(guān)系計算人工缺陷至試塊表面的高度和該人工缺陷垂直的高度，可以驗證掃查面盲區(qū)真實準確的深度數(shù)據(jù)，而且能夠驗證任何檢測條件下實際盲區(qū)的大小。該試塊加工制作工藝簡單、成本低，操作性強、重復性強，掃查面盲區(qū)深度覆蓋范圍大。新型TOFD掃查面盲區(qū)對比試塊驗證試驗檢測人員制作了新型TOFD掃查面盲區(qū)對比試塊，該試塊采用線徑為0.12mm的電火花數(shù)控線切割機床加工而成，人工缺陷（槽）寬度、高度均為2mm，試塊長200mm，寬250mm，高24mm，人工槽角度為8°。使用OmniScanMX2型檢測設(shè)備，配置10MHz，Φ6mm探頭對，楔塊角度為60°，在此配置下，采用非平行掃查的方式，檢測數(shù)據(jù)圖譜如圖2所示。圖2新型TOFD掃查面盲區(qū)對比試塊檢測圖譜根據(jù)式（1），直通波時間寬度Tp取1.5個周期（0.15μs），聲速c=5.95mm/μs，可以計算出掃查面盲區(qū)深度d。通過直通波去除后的圖譜驗證，可以得到人工缺陷的最小深度為d1。該人工缺陷可以清晰地顯示在圖譜中?，F(xiàn)場檢測實際驗證檢測人員采用制作的試塊，分別對26mm和40mm厚的現(xiàn)場對接焊縫進行現(xiàn)場檢測驗證，使用OmniScanMX2型檢測設(shè)備，配置10MHz，Φ6mm探頭對，楔塊角度為60°，采用非平行掃查方式，直通波時間寬度Tp取1.5個周期（0.15μs），縱波聲速c為5.95mm/μs，根據(jù)式（1）計算理論盲區(qū)數(shù)值d，用對比試塊驗證的盲區(qū)深度為d1，現(xiàn)場實際焊縫盲區(qū)深度為d2，對以上3個數(shù)據(jù)進行比較：1.焊縫厚度：26mm材料：Q345R2S=60mmd=5.19mmd1=5.3mmd2=5.2mm圖譜：圖3探頭中心距為60mm的掃查面盲區(qū)2.焊縫厚度：40mm材料：JH610CF2S=92mmd=6.42mmd1=6.5mmd2=6.1mm圖譜：圖4探頭中心距為92mm的掃查面盲區(qū)通過分析比較可知，在上述檢測參數(shù)下，式（1）計算的盲區(qū)與人工對比試塊得到的盲區(qū)，以及真實缺陷盲區(qū)深度在數(shù)值上有差別，但是相差不大。有文獻指出實際測量的盲區(qū)深度與理論計算的盲區(qū)深度并不一致，前者比后者要大，這個觀點在這里也得到了證實。實際焊縫的盲區(qū)數(shù)值要稍小于對比試塊的盲區(qū)數(shù)值，但是差別很小。從數(shù)據(jù)上看，檢測前采用該對比試塊驗證可以較為精準地得到當前檢測參數(shù)下的掃查面盲區(qū)深度。結(jié)語1新型掃查面盲區(qū)對比試塊的制作工藝簡單，試塊精度容易保證，且制作成本較低，可以驗證任何檢測條件下掃查面盲區(qū)的準確數(shù)據(jù)。2通過驗證人