厚壁压力容器的超声衍射时差法（TOFD）检测技术

作     者：刘礼良 

作者单位：南昌航空大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郑晖;邬冠华

授予年度：2013年

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：TOFD CIVA仿真 超声爬波检测 横向缺陷 

摘      要：超声波衍射时差法(Time of Flight Diffraction，TOFD)具有检测精度高、缺陷检出率高、检测成本低、操作方便的特点，非常适合检厚壁平板对接焊缝的检测。TOFD检测技术的存在较大表面盲区，横向缺陷检出率低，检测人员对缺陷的评定困难等问题，本文在CIVA软件仿真基础上，结合实际工程实践，提出采用分层扫描、上表面盲区超声爬波检测、非平行扫查与斜向非平行45°扫查工艺解决厚壁压力容器检测难题，并提供实际检测装置、案例和评判图谱。 论文在超声衍射时差法基本理论和成像特点以及关键工艺参数分析的基础上，采用CIVA仿真模拟TOFD声场与关键工艺参数对声场的影响，提出TOFD检测工艺，以150mm平板对接焊缝为模型进行缺陷响应模拟分析验证，再通过试验验证，结果表明：150mm平板TOFD检测需分三层进行检测，检测厚度划分为00mm(探头频率5M,晶片尺寸6mm, PCS110mm,折射角度70°)，300mm(探头频率5M,晶片尺寸6mm, PCS240mm,折射角度60°)，9050mm(探头频率5M,晶片尺寸6mm, PCS260mm,折射角度70°)工艺进行检测，检测精度高，具有较好的检测效果。 针对TOFD检测表面盲区采用超声脉冲反射检测、磁粉检测及超声爬波检测，在检测试块和对比试块上对TOFD检测表面盲区的检测工艺进行了研究，并在工程检测中得到应用，结果表明：采用4MHz爬波探头，探头前端距焊缝中心为40mm，灵敏度为63dB时，可发现1mm深的刻槽及埋深为30mm的侧孔;超声脉冲反射法与磁粉检测法在一定的程度上能解决TOFD表面盲区问题，超声爬波检测法能较好的检测出TOFD上表面盲区超标缺陷，是一种有效完善应用TOFD检测的补充检测方法。 论文中提出自行研制非平行扫查与斜向45°非平行扫查装置，对横向缺陷进行检测，经实验及工程应用验证：采用非平行与斜向非平行同时扫查，可大大提高了横向缺陷的检出率。 论文对实际检测出的缺陷图谱(气孔、夹渣、未熔合、裂纹)进行图谱特征规律性的总结，为数据评定提供一定的参考。本文的工作将为TOFD检测技术在厚壁压力容器更好的应用提供有益参考。