超声衍射—回波渡越时间方法焊缝裂纹原位定量无损估计.doc

超声衍射—回波渡越时间方法焊缝裂纹原位定量无损估计
全文7页4176字 论述全面
摘要 提出结合衍射渡越时间方法和脉冲回波方法的超声波焊缝裂纹原位检测方法，对裂纹缺陷的位置与尺寸参数进行了定量无损估计。克服了衍射渡越时间方法难以对近焊件表面裂纹缺陷进行检测的弱点，也避免了为估计裂纹位置而进行的x轴扫描，提高了对焊缝的检测效率。分析了影响方法分辨率和准确度的各种因素，并采用中心频率为15MHz的检测超声波对钢板焊缝中不同位置和尺寸的裂纹进行了检测，试验结果证实该方法能够准确估计尺寸小到2mm的焊接裂纹。
关键词：焊接 超声波 定量无损定征 裂纹 衍射—渡越时间方法
IN SITU QUANTITATIVE NONDESTRUC
TIVE EVALUATION OF THE WELDING
CRACK USING ULTRASONIC TIME OF
FL IGHT OF DIFFRACTIONECHO METHOD
Zhang Rui Wan Mingxi
（Xi’an Jiaotong University）
Cao Wenwu
（Pennsylvania State University,University Park,PA,16802）
Abstract In conjunction of the timeofflight diffraction method and the pulseecho method,an insitu ulttrasonic method for quantitative nondestructive evaluation of the welding crack′s position and zizing is presented.The deficiency of the timeofflight diffraction method,the poor sensitivity for nearsurface crack,is improved by pulseecho method,and the demand of the xaxes scan can be omitted.The reason for the error,the factors which influence the resolution and accuracy of the method are analyzed.Using a pair of broadband longitudinal wave with 15MHz center frequency transducers,The position of a crack，with the sie of 2 mm of the steel welding plate can be charctanzed accuratoly.
Key words：Welding Utrasonic QNDE CrackTime of flight diffraction(TOFD)
0 前言
　　长期以来，对由于疲劳、焊接操作等原因造成的焊缝裂纹的位置和尺寸的无损检测一直是焊接领域的一个重要研究课题。目前最常用的检测方法包括X射线方法、电磁检测方法和超声波检测方法。受方法原理的限制，X射线检测方法对于微小裂纹缺陷的检测不很灵敏，而电磁检测方法极大地受到检测深度的限制。超声波方法是一种方便、价廉且具有应用潜力的检测方法，而且由于不必象传统的X射线方法那样在检测时要求人员撤离，因而在出厂检查和原位检测时不影响生产的连续进行，极大提高了检测效率和应用范围。但是由于传统的反射式超声波受主观因素影响很大，对于裂纹位置和尺寸的估计也不够精确。尤其是在裂纹缺陷的方法几乎垂直于检测表面的情况下，反射式超声波方法难以精确检测裂纹的位置和尺寸［1，2］。
　　随着超声波换能器技术、超声波焊接检测理论和现代信息处理技术的发展和应用，针对不同的问题产生了许多新的超声波检测方法和技术，目前部分已达到定量检测的水平。超声衍射渡越时间方法即是其中的一种，可以对垂直于被测表面的层状缺陷和裂缝进行检测，并可精确确定缺陷高度，同时使得可检出率大大提高［3～6］。从这一点上看，超声衍射渡越时间方法优于X射线方法其他传统脉冲回波法。并且，对于厚度在25mm以上的工件，检测速度和费用远低于X射线方法。即使在野外或200℃以上的高温下仍可正常工作。该方法的主要不足在于对接近材料表面的缺陷不敏感，而且为确定裂纹位置，采用x方向的扫描，降低了检测效率。
　　针对这些问题，本文提出结合脉冲回波方法和衍射渡越时间方法的超声原位检测方法对钢板焊缝中的裂纹进行了定量估计，可以免去以往使用衍射渡越时间方法时采用的x轴扫描，大大节省了检测时间，并克服了该方法对接近材料表面的缺陷不敏感的缺点。试验结果与理论符合得非常好。
参考文献
1，Methods for Ultrasonic Examination of Welds.1986,BS 3923 Part 1
2，Doyle P A,Scala C M. Crack depth measurement by ultrasoncis.Ultrasonics,1978,16(4)∶164～169
3，Silk M G.The transfer of u1trasonic energy in the diffraction technique for crack sizing.Ultrasonics,1979,17(5)∶113～121
4，Ogilvy J A,Temple J A G.Diffraction of elastic waves by cracks∶application to timeofflight inspection.Ultrasonics,1983,21(11)∶259～260
5，Silk M G.An evaluation of the performance of the TOFD technique as a means of sizing flaws,with particular reference to flaws with curved profiles.INSIGHT,1996,38(4)∶280～287
6，Ismail M P,Muhammad A B.Defect sizing by u1trasonic ANDSCAN.INSIGHT,1998,40(11)∶769～771