TOFD工艺计算综合试题

盲区计算

1、计算表面盲区：若采用5MHz Φ6mm 60º探头对40mm 工件进行TOFD 扫查，直通波周期为1，则表面盲区高度？

解：

PCS=2×2/3×K ×t =4/3×60tan ×40=92 1/f=T=1/5（频率）=0.2×10-6 V ×T=ABC-PCS 即ABC=V ×T+PCS

将V=5.9×106纵波声速，T=1/5=0.2×10-6代入 ABC=5.9×0.2+92=93.18

OB=盲区高度为22)2()2(

PCS ABC -=2

2)2

92()218.93(-=7.39 答：盲区的高度为7.39mm

注：如果直通波周期为2，即T=2/f （f 为探头标称频率）

直通波周期为n 时，T=n/f

2、计算底面盲区：若采用5MHz Φ6mm 60º探头，板厚40mm ，X 型坡口，底面

焊宽20mm ，求熔合线的底面轴偏离盲区？

解：使用椭圆公式：122

22=+b

y a x

式中：x 为焊缝宽度的一半 y 为待求值 a 值=22

)2

(

T PCS + （T 板厚） b 值=工件厚度 PCS=4/3×T×tan θ=4/3×40×tan60=92 a=6140)2

92

()2(

2222=+=+T PCS X=焊缝宽度/2=20/2=10 b=工件厚度=40

将以上值代入12222=+b y a x 即140

611022

22=+y

22222

61)1061(40-⨯=y 即44.39611061(402

)

222=-⨯=y

则：轴偏离盲区高度为40-39.44=0.56 答：熔合线的底面轴偏离盲区高度为0.56mm

注：底面盲区通常指轴偏离底面盲区，最大检测区域处通过轴偏离扫查只能减小，并不能消除。

案例：

已知条件：

1、探头：10M3mm 、7.5M3mm 、5M6mm 、4M8mm 、3.5M12.5mm 、4M 爬波探头，K1、K2横波斜探头

2、楔块：70度、65度、60度、55度、50度、45度（前沿：10mm ，延时：5.0us ）

3、工件厚度136mm ，对比试块/模拟试块：156mm ，钢中纵波声速5.9，材质：CF62，楔块中的声速2.4；

4、仪器的PRF=1000，扩散因子F=0.7，直通波周期1.5

5、焊缝宽度40mm ，热影响区3mm ，要求检出底面高度大于1mm 的缺陷

工艺卡填写

如工艺卡已填写就不要填写了，如空白就按已知条件填入即可。空白处多为

计算填入，具体如下：

1、检测区域：焊缝宽度+2倍热影响区+标准要求（40+2×3+2×6=58）

2、表面耦合补偿：标准规定4dB

3、扫查方式：非平行扫查

4、因板厚为136mm ，按标准要求要分层扫查，分层标准见（标准100-200一栏）

分三层：第一层0~1/5t 即0~1/5×136 {0~27.2}

第二层1/5t~3/5t 即1/5×136~3/5×136 {27.2~81.6} 第三层3/5t~t 即3/5×136~136 {81.6~136} 5、按已知条件选择探头：

第一通道应选择角度大一点：7.5M3mm 70度 第二通道应选择角度比第一层小：5M6mm 60度 第三通道应选择角度比第二层小：4M8mm 55度 6、计算PCS

第一通道：PCS=2×2/3×tan70×27.2=99.6

第二通道：PCS=2×tan60×（2/3×（81.6-27.2）+27.2）=219.8 第三通道：PCS=2×tan55×（2/3×（136-81.6）+81.6）336.6 7、-12dB 声束扩散角： 第一通道：7.5M3mm 70度

（1）楔块中纵波入射角：382.09.5/4.270sin sin 1=⨯=p θ 47.221=p θ （2）楔块中声束扩散角：074.0)35.7/(4.27.0sin 1=⨯⨯=p γ ︒=4.28P2γ （3）楔块中纵波声束的上下边界角： ︒=+=75.2628.447.221上p γ ︒==19.1828.4-47.221下P γ

（4）计算钢中纵波的声束上下边界角： 106.14.2/9.575.26sin sin 1=⨯=上l γ ︒=901上l γ

767.04.2/9.519.18sin sin 1=⨯︒=下l γ ︒=50.12下l γ

第二通道：5M6mm 60度

（1）楔块中纵波入射角：253.09.5/4.206sin sin 2=⨯=p θ ︒=0.6222p θ （2）楔块中声束扩散角：560.0)65/(4.27.0sin 2=⨯⨯=p γ ︒=3.21P2γ （3）楔块中纵波声束的上下边界角： ︒=+= 3.8323.210.6222上p γ ︒==7.4113.21-0.6222下P γ （4）计算钢中纵波的声束上下边界角： 0.993

4.2/9.53.832sin sin 2=⨯=上l γ ︒=83.322上l γ

357.04.2/9.57.411sin sin 2=⨯=下l γ ︒=47.352下l γ

第三通道：4M8mm 55度

（1）楔块中纵波入射角：333.09.5/4.255sin sin 3=⨯=p θ ︒=19.463p θ （2）楔块中声束扩散角：5250.0)84/(4.27.0sin 3=⨯⨯=p γ ︒=3.00P3γ （3）楔块中纵波声束的上下边界角： ︒=+= 2.4623.0019.463上p γ ︒== 6.4613.00-19.463下P γ （4）计算钢中纵波的声束上下边界角： 0.939

4.2/9.52.462sin sin 3=⨯=上l γ ︒=69.913上l γ

696.04.2/9.56.461sin sin 3=⨯=下l γ ︒=44.153下l γ

8、时间窗口设置：

第一通道时间窗口：不考虑向下覆盖(21.38-24.23) 时间窗口为直通波到达时间~1/5t 厚度到达时间