厚壁压力容器的超声衍射时差法（TOFD）检测技术

发布时间：2017-05-01 20:01

  本文关键词：厚壁压力容器的超声衍射时差法（TOFD）检测技术，由笔耕文化传播整理发布。

【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0~30mm（探头频率5M,晶片尺寸6mm, PCS110mm,折射角度70°），30~90mm（探头频率5M,晶片尺寸6mm, PCS240mm,折射角度60°），90~150mm（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1~8mm深的刻槽及埋深为3~10mm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。
【关键词】：TOFD CIVA仿真 超声爬波检测 横向缺陷
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG115.285;TH49
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 目录6-8
• 第1章 绪论8-12
• 1.1 课题研究的背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究状况及发展9-10
• 1.3 主要研究内容10-12
• 第2章 TOFD 检测技术的基本原理12-20
• 2.1 TOFD 检测技术的理论基础12-14
• 2.1.1 TOFD 技术检测原理12-13
• 2.1.2 缺陷高度尺寸的 TOFD 测量技术13-14
• 2.2 TOFD 成像与扫查方式14-15
• 2.2.1 TOFD 灰度成像原理14-15
• 2.2.2 TOFD 成像方式15
• 2.3 TOFD 技术特点15-16
• 2.4 TOFD 检测关键工艺参数16-20
• 2.4.1 探头频率及晶片尺寸17-18
• 2.4.2 楔块角度、探头间距（PCS）18-20
• 第3章 厚壁压力容器的 TOFD 检测 CIVA 仿真与工艺研究20-52
• 3.1 TOFD 声场 CIVA 仿真21-31
• 3.1.1 CIVA 软件介绍21
• 3.1.2 GTD 计算模型21-23
• 3.1.3 TOFD 声场仿真23-24
• 3.1.4 关键工艺参数对声场影响的仿真24-30
• 3.1.5 TOFD 检测工艺设计流程30-31
• 3.2 厚度 150mm 平板对接焊缝 CIVA 仿真31-38
• 3.2.1 仿真工艺参数设置31-35
• 3.2.2 仿真结果与分析35-38
• 3.3 带缺陷的厚壁对比试块试验验证38-41
• 3.4 横向缺陷 TOFD 检测仿真41-43
• 3.5 TOFD 检测盲区的其他无损检测方法补充43-50
• 3.5.1 TOFD 直通波盲区43-49
• 3.5.2 TOFD 底面盲区49-50
• 3.5.3 研究小结50
• 3.6 本章小结50-52
• 第4章 非平行扫查与斜向 45°非平行扫查装置52-60
• 4.1 扫查装置改进的目的52
• 4.2 TOFD 扫查装置设计52-58
• 4.3 TOFD 扫查装置样机及试用58-59
• 4.4 本章小结59-60
• 第5章 厚壁压力容器 TOFD 检测工程应用60-76
• 5.1 工艺参数设置60-61
• 5.2 检测设备及检测步骤61-62
• 5.3 检测结果与分析62-66
• 5.4 TOFD 检测结果图谱分析66-74
• 5.5 本章小结74-76
• 第6章 结论与展望76-78
• 参考文献78-81
• 发表论文和参加科研情况81-82
• 致谢82-83

【参考文献】

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本文编号：339523