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TOFD的由來

    TOFD 是Time Of Flight Diffraction的英文縮寫，是一種利用超聲波衍射時(shí)間差進(jìn)行檢測的無損檢測方法。其原理與常用的脈沖回波超聲檢測方法不同點(diǎn)是：①缺陷衍射波與缺陷角度無關(guān)；②缺陷定位定量的誤差與波的幅度無關(guān)。其性能優(yōu)越、成本低廉、工藝簡單、環(huán)境安全，極具發(fā)展前景。我國已確認(rèn)其為特種設(shè)備的缺陷評(píng)價(jià)檢測方法。

TOFD檢測原理

    超聲TOFD方法是采用一對(duì)頻率、尺寸、角度相同的縱波探頭進(jìn)行探傷；一個(gè)作為發(fā)射探頭，另一個(gè)作為接收探頭，兩探頭相對(duì)位置在焊縫兩側(cè)且探頭中心在同一直線上，發(fā)射探頭發(fā)射橫向縱波，在無缺陷部位接收探頭首先按收到直通波，這種波在兩個(gè)探頭間以縱波速度進(jìn)行傳播，然后接收到反射回波（back wave）。

如果在工件中存在裂紋缺陷，則在缺陷的兩端除普通的反射波外，在缺陷的上下端點(diǎn)，還將分別產(chǎn)生衍射波，其衍射能量耒源于缺陷端部。

這兩束衍射波號(hào)在直通波與底面反射波之間出現(xiàn)。缺陷兩端點(diǎn)的信號(hào)在時(shí)間上將是可分辨的，根據(jù)衍射波信號(hào)傳播的時(shí)間差可判定缺陷高度的量值。

與常規(guī)脈沖器超聲波檢測的區(qū)別

TOFD檢測原理相對(duì)于常規(guī)脈沖器超聲波檢測方法兩個(gè)重要不同點(diǎn)：

①陷衍射信號(hào)與缺陷角度無關(guān)；

②定位、定量的誤差與信號(hào)的幅度無關(guān)。

這也是TOFD技術(shù)得以快速發(fā)展的原因

采用TOFD對(duì)薄壁堆焊層裂紋缺陷的檢測

堆焊層缺陷通常有：

①表面缺陷包括裂紋、氣孔和夾渣等；

②堆焊層內(nèi)的缺陷，一般為夾渣和未融合；

③堆焊層與母材未結(jié)合；

④堆焊層下母材熱影響區(qū)再熱裂縫（紋），趨向基本垂直于母材表面；當(dāng)厚度δ＜5mm堆焊層時(shí)，靈敏度極低。

TOFD檢測中的計(jì)算機(jī)應(yīng)用

     TOFD檢測系統(tǒng)是以windows XP為開發(fā)平臺(tái)，LabVIEW為基礎(chǔ)完成超聲二次開發(fā)；使采集卡與個(gè)人PC機(jī)相結(jié)合，完成檢測信號(hào)采集、存儲(chǔ)、圖像顯示等工作。當(dāng)今新型裂紋檢測技術(shù)----TOFD超聲檢測技術(shù)對(duì)焊接中裂紋類缺陷的檢出效果比較明顯，是其他檢測方法無法比擬的。

裂紋的高度計(jì)算

      裂紋的高度的檢測，通常是測定沿工件表面?zhèn)鞑サ闹蓖úê腿毕荻瞬慨a(chǎn)生的衍射波的傳播時(shí)間差△t實(shí)現(xiàn)的。只要知道工件的縱波聲速V和2個(gè)探頭間距2S，則缺陷上下端埋藏深度由下式求出：

d=1/2[△t2 v2+4△tvs]1/2

式中：v——縱波聲速

      △t——直通波與衍射波之間的傳播時(shí)間差；

        s——1/2的探頭間距。

由缺陷上下端埋藏深度即可求得缺陷在板厚方向的高：H=d1- d2

式中：H——裂紋高度；

      d1——裂紋上端點(diǎn)距上表面的距離；

      d2——裂紋下端點(diǎn)距上表面的距離；

模擬試塊的制備

     利用電火花、線切割加工不同尺寸的人工線狀裂紋模擬母材下再熱裂紋缺陷。試塊母材為普通碳鋼，堆焊層為合金鋼，尺寸為270mm×30mm×40mm，在試塊堆焊層側(cè)等間距加工了八個(gè)不等高度、寬度為0.2mm的人工裂紋。

TOFD原理示意圖

TOFD圖像