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原文传递球形封头结构缺陷的超声TOFD检测方法

专利名称：	球形封头结构缺陷的超声TOFD检测方法
摘要：	本发明属于无损检测技术领域，提出了一种球形封头结构缺陷的超声TOFD检测方法。该方法采用由超声探伤仪、TOFD探头及匹配楔块组成的TOFD检测系统，沿球形封头外壁实施轴向扫查与图像采集。读取扫查图像中直通波及缺陷端点衍射纵波弧顶处的传播时间，并结合球形封头曲率半径、探头位置及缺陷端点深度之间的声传播关系，进行缺陷检出和定量。在此基础上，对于TOFD检测盲区内的缺陷，结合扫查图像中缺陷端点衍射横波弧顶处的传播时间反演缺陷深度。该方法可对不同曲率半径、厚度的球形封头结构缺陷进行定量检测，同时可拓展应用于盲区内缺陷的识别与定量。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	辽宁;21
申请人：	大连理工大学
发明人：	金士杰;王欣皓;罗忠兵
专利状态：	有效
申请日期：	2022-09-30T00:00:00+0800
发布日期：	2022-12-16T00:00:00+0800
申请号：	CN202211213396.9
公开号：	CN115479991A
代理机构：	辽宁鸿文知识产权代理有限公司
代理人：	许明章;王海波
分类号：	G01N29/06;G;G01;G01N;G01N29;G01N29/06
申请人地址：	116024 辽宁省大连市甘井子区凌工路2号
主权项：	1.一种球形封头结构缺陷的超声TOFD检测方法，其特征在于，该球形封头结构缺陷的超声TOFD检测方法基于TOFD检测系统，沿球形封头外壁实施轴向扫查与图像采集，读取扫查图像中直通波及缺陷端衍射波到达时间，同时结合球形封头外径及接收探头(4)位置之间的声传播关系，计算得到缺陷的深度和长度；TOFD检测系统包括超声探伤仪(1)、一对TOFD探头和楔块(2)；TOFD探头包括发射探头(3)和接收探头(4)；具体包括步骤如下；步骤1.确定TOFD检测参数根据待检测对象的材料、尺寸及待检范围选取TOFD检测参数，包括TOFD探头频率、楔块角度、探头水平位置、检测增益和采样频率；步骤2.采集TOFD扫查图像球形封头外壁曲率半径为R，待检测对象的材料纵波声速、横波声速分别为cL和cS，焊缝处缺陷上端点深度为dA；采用步骤1中确定的TOFD检测参数，控制TOFD探头沿球形封头外壁进行轴向扫查，获得扫查图像并进行直通波校准；其中，位于球形封头表面处的发射探头(3)与焊缝中心线方向夹角为θ，位于筒体表面处的接收探头(4)到焊缝中心处水平距离为S；从发射探头(3)至接收探头(4)的直通波到达时间为t0，从发射探头(3)至接收探头(4)的缺陷端点衍射纵波到达时间为t1；步骤3.缺陷深度定量 TOFD检测时，直通波和缺陷端点衍射波混叠产生盲区；缺陷位于盲区内、盲区外，缺陷深度定量方式不同；当缺陷位于盲区外时，从TOFD扫查图像中读取衍射纵波弧顶处对应信号，直通波和衍射纵波到达时间t0与t1从接收信号中获取，其表达式分别为：式中，S、t0、t1、cS和cL均为已知量，由式1)与式2)联立反演得到夹角θ和缺陷上端点深度dA；当缺陷位于盲区内时，球形封头结构的盲区深度D为：式中，tp为TOFD探头发射的超声波脉冲宽度；结合发生波型转换后的衍射横波实施深度定位；读取TOFD扫查图像中衍射横波弧顶处的到达时间tA，根据TOFD探头位置与缺陷上端点深度之间的定量关系，得tA：式中，S、tA、cS和cL参数均为已知量；由式1)与式4)联立反演得到夹角θ和缺陷上端点深度dA；步骤4.缺陷高度定量步骤(3)针对缺陷上端点，对于球形封头结构焊缝内部缺陷，重复步骤3，对缺陷下端点实施深度定位；在此基础上，给出缺陷高度定量结果。 2.根据权利要求1所述的球形封头结构缺陷的超声TOFD检测方法，其特征在于，所述楔块(2)为倾斜有机玻璃楔块。