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對不連續(xù)進(jìn)行基本和高級分 的附加要求見第8章的相關(guān)規(guī)定

行掃查（左圖是探頭移動的典型方向，右圖是相應(yīng)

掃查（左圖是探頭移動的典型方向，右圖是相應(yīng)白

北京標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范范本GB/T239022021/ISO16828:2012

用于TOFD技術(shù)的超聲探頭應(yīng)至少符合如下要求。 探頭數(shù)量：2（發(fā)射探頭和接收探頭）。 類型：任意合適的探頭（見7.2）。 波型模式：通常用縱波；橫波探頭的使用比較復(fù)雜，但特殊情況下也可商定使用。 兩個探頭應(yīng)具有相同的中心頻率，公差不超過土20%；探頭頻率的選擇見7.2的規(guī)定 側(cè)向波與底面回波的脈沖長度不應(yīng)超過兩個周期，以峰值的10%測量。 脈沖重復(fù)頻率應(yīng)保證連續(xù)發(fā)射脈沖的聲信號間無干擾產(chǎn)生。

應(yīng)使用掃查裝置，使得兩探頭人射點間距離保持不變和平行排列。 掃查裝置的另一個功能是為超聲設(shè)備提供探頭位置信息，以生成與位置有關(guān)的B掃描顯示。探頭 位置信息可通過例如增量型磁或光學(xué)編碼器、電位計獲得。 TOFD應(yīng)用中的掃查裝置可電機或手動驅(qū)動，掃查裝置應(yīng)具有一個合適的導(dǎo)向裝置（鋼鼓、鋼帶、 自動跟蹤系統(tǒng)、導(dǎo)向輪等）。 參考線（例如焊縫的中心線）中心的導(dǎo)向精度宜保持在探頭間距（探頭中心間距PCS）土10%的公 差范圍內(nèi)

7.2探頭選擇與探頭間隔

本條款規(guī)定了TOFD技術(shù)中典型探頭配置，以便對薄和厚工件都能很好的檢測。注意：這些配置 不是強制的，為滿足某一規(guī)范而提出的具體要求宜給予檢查確認(rèn)。 對于不大于70mm厚的鋼，可使用一對探頭。推薦的探頭選擇表1顯示的三種不同的參數(shù)以實現(xiàn) 足夠的分辨力和足夠的覆蓋范圍和壁厚范圍

表1對于不大于70mm厚的鋼，推薦選擇的探頭參數(shù)

對于厚度大于70mm的鋼，壁厚應(yīng)被分為若干檢查區(qū)，每個區(qū)覆蓋一個不同的深度區(qū)域，表2列出 了推薦的中心頻率，晶片大小和標(biāo)稱探頭角度，以達(dá)到對70mm300mm厚的材料檢測所需足夠分辨 力和覆蓋區(qū)域。這些分區(qū)的檢查可同時或單獨進(jìn)行。

大于70mm，且小于300mm厚的鋼，推薦選擇的

當(dāng)夾角約為120°時，衍射效率最高。探頭放置的位置宜滿足能夠使（想象中的)聲束中心線在不 可能出現(xiàn)的深度區(qū)內(nèi)以大約這個角度相交 偏離這個角度大于一35°或十45°，可能導(dǎo)致衍射回波變?nèi)?除非能證明其檢測能力否則不宜使用

應(yīng)設(shè)置探頭間隔和時窗以便后序檢測。 設(shè)置靈敏度的目的是為了確保不連續(xù)信號幅度在數(shù)字轉(zhuǎn)換器的范圍內(nèi)，并且確保限制噪聲是聲學(xué) 噪聲而不是電噪聲。 設(shè)備設(shè)置（包括電噪聲抑制和系統(tǒng)增益）調(diào)節(jié)到：側(cè)向波到達(dá)之前的電噪聲，比在側(cè)向波到達(dá)之 后的時基線區(qū)域內(nèi)的電噪聲，在幅度上至少低6dB。側(cè)向波之后的電噪聲宜被設(shè)置在幅度范圍的 5%左右。 現(xiàn)在可使用典型不連續(xù)或附錄A中的衍射人工不連續(xù)，來檢查靈敏度設(shè)置。得到的結(jié)果可證明降 低增益設(shè)置是否正確或給出信噪比不足的警告

掃查速度的選擇應(yīng)與7.3、7.4和7.5的要求一致

8.1不連續(xù)的基本分析

報告和驗收準(zhǔn)則應(yīng)在檢測前由合同各方達(dá)成一致，并寫入規(guī)范。 用TOFD檢測出的不連續(xù)應(yīng)至少給出如下特征： 不連續(xù)的位置（工、y坐標(biāo)）； 不連續(xù)的長度（△）； 不連續(xù)的深度（）和高度（△）； 不連續(xù)的類型，限于“上表面開口” “內(nèi)部不連

8.1.2不連續(xù)的特征

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為了描述不連續(xù)的特征，不連續(xù)端點衍射的相位應(yīng)按如下進(jìn)行判定： 與側(cè)向波有相同相位的信號應(yīng)認(rèn)為是由不連續(xù)的下端所產(chǎn)生的； 與底面回波有相同相位的信號應(yīng)認(rèn)為是由不連續(xù)的上端或由不可測量高度的不連續(xù)所產(chǎn) 生的。 如果信噪比不足，難以檢測出信號的相位，則這些識別無效。

8.1.2.2上表面開口不

有下端衍射、側(cè)向波中斷或弱化（檢 的指示，應(yīng)認(rèn)為是上表面并口不連續(xù)， 有時能觀察到側(cè)向波向傳播時間延長力 方向的輕微移動

8.1.2.3下表面開口不送

有上端衍射且底面回波向傳播時間延長方向移動或者底面回波中斷（檢查耦合損失）的指示，應(yīng)認(rèn) 為是下表面開口不連續(xù)

8.1.2.4內(nèi)部不連續(xù)

既有上端衍射又有下端衍射的指示，應(yīng)認(rèn)為是內(nèi)部不連續(xù)。 無側(cè)向波或底面回波指示，只有明顯上端衍射的指示應(yīng)被認(rèn)為是無高度的不連續(xù)。但是注意，可能 因為側(cè)向波或底面回波的指示非常弱，而導(dǎo)致不連續(xù)被錯誤地解釋。如果不確定，應(yīng)采取適當(dāng)措施，進(jìn) 行多次TOFD掃查（見8.2.1）或使用其他技術(shù)。 如果要求進(jìn)一步的特征描述，應(yīng)符合8.2的相關(guān)規(guī)定。 如果對不連續(xù)的解釋存有疑問，應(yīng)保留對其最嚴(yán)重可能性的解釋，直到解釋被驗證

1.3不連續(xù)位置的評定

通常，如果假設(shè)不連續(xù)位于兩個探頭中間的、平面和穿過兩個探頭中心線的y、平面的交點 處，這樣得到的不連續(xù)位置是足夠準(zhǔn)確的。 不連續(xù)指示的傳播時間，也可用來評定它的位置。理論上，相同傳播時間的面是一個以超聲探頭入 射點為焦點的檻圓面。只有通過至少兩次掃查才能精確確定衍射體位置（見8.2.1）

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如果要求更加精確地評定不連續(xù)的位置和（或）方向，應(yīng)進(jìn)行多次TOFD掃查［非平行和（或）平 行1。

8.1.4不連續(xù)長度的評定

評定一個不連續(xù)的長度，應(yīng)通過移動探頭進(jìn)行一次非平行掃查直接獲得。和所有超聲波技術(shù)一樣， 由于超聲聲束寬度有限，記錄可能被延長，導(dǎo)致保守評定不連續(xù)長度。 不連續(xù)表征長度小于探頭晶片大小1.5倍的指示，會因為太小而無法用常規(guī)TOFD程序來定量其 長度，但可通過附加算法來確定其不連續(xù)長度（見8.2.3）

8.1.5不連續(xù)深度和高度的評定

假設(shè)超聲波能量在探頭的人射點進(jìn)入和離開試件，不連續(xù)位于兩個探頭的中間位置上（見8.1. 連續(xù)深度就可通過式（1）得出：

式中： d一一不連續(xù)頂端距表面的深度； 聲速； 一從發(fā)射到接收的傳播時間； S一一兩探頭人射點間距離的一半。 在計算深度前，應(yīng)減去超聲信號在超聲探頭內(nèi)的傳播時間。否則，將導(dǎo)致計算出的深度出現(xiàn)嚴(yán)重 誤差。 為了避免由于探頭延遲的評定而引起的誤差，如有可能，應(yīng)由側(cè)向波與衍射波傳播時間差△t來計 算深度d.見式（2）：

3.1.5.1上表面開口不連續(xù)

8.1.5.2下表面開口不連續(xù)

8.1.5.3內(nèi)部不連續(xù)

不連續(xù)的高度是由上端衍射和下端衍射的深度

8.2不連續(xù)的詳細(xì)分析

d =1/2 [(c△t)* + 4c△tS71/2

經(jīng)過基本的TOFD掃查檢測后的不連續(xù)可進(jìn)行詳細(xì)的不連續(xù)分析。另外，可考慮使用其他無損檢 測技術(shù)，以達(dá)到一個更加詳細(xì)的特征描述。 詳細(xì)分析不連續(xù)的動機可能如下： 一更加精確評定不連續(xù)長度、深度和高度； 一評定不連續(xù)方向； 一詳細(xì)評定不連續(xù)類型 詳細(xì)的不連續(xù)分析包括采用不同的探頭角度、頻率和（或)探頭間隔來進(jìn)行附加掃查。平行掃查也

可進(jìn)行。詳細(xì)分析也包括應(yīng)用計算機算法來分析數(shù)據(jù)

8.2.2.1以較低檢測頻率的掃查

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如果信噪比很低以至于不能詳細(xì)分析不連續(xù)時，甚至多次平均也不行，可用較低檢測頻率掃查。 這種掃查會增大盲區(qū)和降低分辨力。 應(yīng)優(yōu)化設(shè)備設(shè)置參數(shù)（見第6章和第7章）

8.2.2.2以較高檢測頻率的掃查

為了提高分辨力、提高定量精度和減小盲區(qū)，可用較高檢測頻率掃查，這是以增加晶粒噪聲從而 信噪比為代價。應(yīng)優(yōu)化設(shè)備設(shè)置參數(shù)（見第6章和第7章）

8.2.2.3減小探頭角度的掃查

為了提高分辨力、提高定量精度和減少盲區(qū)，可減小探頭角度和減小探頭間距掃查，這是以減小 聲穿透體積為代價。應(yīng)優(yōu)化設(shè)備設(shè)置參數(shù)（見第6章和第7章）

8.2.2.4不同探頭偏移的掃查

為了獲得不連續(xù)的側(cè)向位置（y方向）和/或不連續(xù)方向，可進(jìn)行不同探頭間距（偏移）的平行掃查 行掃查。應(yīng)優(yōu)化設(shè)備設(shè)置參數(shù)（見第6章和第7章）。 應(yīng)檢查掃查中觀察到的信號的相位關(guān)系與初始掃查一致。 對于某個端點衍射信號（軌跡曲線），相同傳播時間的面是一個橢圓面。如果只考慮穿過兩個探 平面，則這個恒定聲程的橢圓，用式（3）表達(dá)：

由上式可知，衍射體距探頭間中心平面的不同偏移（也就是不同的y值），將導(dǎo)致端點衍射的傳播 時間不同，因此不連續(xù)端點的表觀深度將隨著不同探頭位置的掃查而發(fā)生變化。 不連續(xù)端點的側(cè)向位置（方向）可直接由平行掃查中最小表觀深度位置確定。需要在不同的 坐標(biāo)上做多次相鄰的平行掃查，以確定不連續(xù)真實最小深度的位置。 一旦不連續(xù)的兩個端點的位置和深度已知，則不連續(xù)方向就可由穿過兩個不連續(xù)端點的軸線來 確定。 原則上，只要透聲區(qū)覆蓋足夠的體積，兩次偏移量不同的非平行掃查足以對不連續(xù)深度、長度和方 向的精確確定。 然而，從兩次非平行掃查中不能直接確定不連續(xù)端點的位置，需要附加的軟件（見8.2.3）繪制軌跡 曲線。 附加的平行掃查也可用于檢測近表面不連續(xù)，近表面不連續(xù)由于接近側(cè)向波或底面回波而很難探 測。每次掃查中不連續(xù)的表觀深度都會發(fā)生變化，而附加的平行掃查能夠區(qū)別出側(cè)向波或底面回波從 而解決這個問題。

計算機算法對于分析TOFD掃查中記錄下的數(shù)據(jù)是很有用 例如： 曲線擬合疊加圖可用于精確確定不連續(xù)長度（見8.1.4） 為了發(fā)現(xiàn)不連續(xù)指示可去掉側(cè)向波和（可 面日波以統(tǒng)浩成煤（

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糙不平，宜試驗驗證該技術(shù)的有效性。 線性算法可將整個B掃描線性化，以精確確定不連續(xù)的深度或高度。 建模算法能夠描繪軌跡曲線和分析波型轉(zhuǎn)換信號，從而進(jìn)一步識別不連續(xù)位置、深度和方向。 需要對物理原理和建模軟件有深人的了解。 用于數(shù)據(jù)分析的算法條款應(yīng)在檢測前在合同中達(dá)成一致

9復(fù)雜幾何形狀的檢測和定量

對于2類產(chǎn)品，如果兩個探頭間的表面是平的或近似為平的，就沒有更多限制。 否則，對于2類和所有3類產(chǎn)品，考慮到產(chǎn)品的曲率，需要改進(jìn)檢測工藝和解釋方法。 對于4類和5類產(chǎn)品，將使用特殊的數(shù)據(jù)處理技術(shù)和提供特殊的實施條件。 這些情況下，適合使用計算機算法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。 為了確定不連續(xù)檢測性能，這些情況下強烈建議使用含有自然不連續(xù)或人工不連續(xù)的典型測試 試件。

TOFD技術(shù)的局限性既適用于基本的TOFD檢測，也適用于TOFD定量。本章規(guī)定了正常情況 下可達(dá)到的精度限制，并且探討了盲區(qū)對檢測性能的影響。技術(shù)的整體可靠性是由許多起作用的因素 決定的，整體誤差將不低于本章討論的積累誤差，這一點很重要。 嚴(yán)重傾斜或扭曲的不連續(xù)，例如在非平行掃查中的橫向裂紋，很難檢測出來，這種情形建議進(jìn)行詳 細(xì)的試驗驗證。另外，一些不嚴(yán)重的不連續(xù)，例如點狀不連續(xù)，看上去像更嚴(yán)重的不連續(xù)，例如裂紋。再 次建議在適當(dāng)時機，對TOFD技術(shù)辨別小裂紋的能力進(jìn)行試驗驗證。性能驗證可使檢測更加精確或被 他證明文件引用

宜區(qū)別精度和分辨力。精度是確定反射體或衍射體位置能力的程度。分辨力是區(qū)別鄰近衍射體能 力的程度 TOFD測量的精度受定時誤差、聲速誤差、探頭間隔誤差和假設(shè)的側(cè)向位置指示誤差影響。通常， 則向位置指示誤差對整體精度起主要作用

10.2.2側(cè)向位置誤差

如8.1.3所述，不連續(xù)指示的側(cè)向位置通常被假設(shè)為兩個探頭的中間。事實上不連續(xù)指示將位于 個橢圓上[式（3)，由側(cè)向位置誤差（y）造成的深度誤差（d）可由式（4)計算： d=(ct24S)1/2(8y/ct)/2[(0.25—y/ct)]1/2 原則上，聲束的下邊緣決定側(cè)向位置誤差（y）。如果波束下邊緣無可靠的數(shù)據(jù)可用，應(yīng)使用 yS。

如8.1.3所述，不連續(xù)指示的側(cè)向位置通常被假設(shè)為兩個探頭的中間。事實上不連續(xù)指示將位于 個橢圓上[式（3)，由側(cè)向位置誤差（y）造成的深度誤差（d）可由式（4)計算： d=(ct24S)1/2(8y/ct)/2[(0.25—y/ct)]1/2 原則上，聲束的下邊緣決定側(cè)向位置誤差（y）。如果波束下邊緣無可靠的數(shù)據(jù)可用，應(yīng)使用 y=S

式中： ad——深度d的誤差。 使用較窄脈沖和（或)較高頻率可降低定時誤差

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d =cot[d2 + S2/2 /2d ++.++.+..+...+..+.+..

10.2.5探頭間距誤差

宜注意探頭間距誤差是由探頭間距離測量誤差和入射點校準(zhǔn)誤差引起的。 當(dāng)探頭間距小于試件厚度的2倍，人射點不再被認(rèn)為是一個固定的點，而是深度的函數(shù)。在此情 況下，如果需要精確定量，應(yīng)借助于典型試件進(jìn)行深度測量校準(zhǔn)

10.2.6空間分辨力

空間分辨力（R)是深度的函數(shù)，并且可通過式（8)計算

tp一—最大幅度值的10%對應(yīng)的聲脈沖長度（時間)； ta一一在深度d的傳播時間。 分辨力隨著深度的增加而增加，并且能通過改變探頭間距或聲脈沖長度而得到提高

由于側(cè)向波的存在，在表面附近造成一個盲區(qū)（D）。在盲區(qū)中，側(cè)向波和不連續(xù)指示之間的互相 干擾造成指示模糊。盲區(qū)深度通過式（9）表達(dá)，

Dd=[ct/4+ Sct,]1/

11無數(shù)據(jù)記錄的TOFD檢測

在手動TOFD中，如果直接通過A掃描進(jìn)行解釋，應(yīng)使用未檢波的信號 這種形式TOFD技術(shù)宜只用于簡單幾何形狀的產(chǎn)品等級中，并且設(shè)備設(shè)置應(yīng)符合7.2、7.3和7.4 的相關(guān)規(guī)定。 通常，無數(shù)據(jù)記錄的TOFD檢測不能像有數(shù)據(jù)記錄那樣進(jìn)行詳細(xì)研究。更難以檢測相位變化、傳

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輸時間的微小變化和靠近側(cè)向波的不連續(xù)回波

TOFD的檢測工藝程序應(yīng)符合ISO16810的相關(guān)規(guī)定， 具體應(yīng)用條件和TOED技術(shù)的應(yīng)用.取決于待檢產(chǎn)品的類型和具體要求.應(yīng)以書面形式加以描述

TOFD檢測報告應(yīng)符合ISO16810（如適用）的要求。 TOFD檢測報告應(yīng)至少包含如下內(nèi)容： 試件或參考試塊的描述，若有使用時； 探頭類型、頻率、角度、間距和相對于參考線（如焊縫中心線）的位置； 所繪制圖像（硬拷貝）至少包含檢測到的不連續(xù)指示所在的區(qū)域。設(shè)備設(shè)置細(xì)節(jié)和檢測靈敏度 設(shè)置方法。 此外檢測期間所有原始記錄數(shù)據(jù)，儲存在一個磁性或光學(xué)存儲介質(zhì)中，例如硬盤、磁帶或光盤，應(yīng)作 內(nèi)以后的參考

TOFD檢測報告應(yīng)符合ISO16810（如適用）的要求。 TOFD檢測報告應(yīng)至少包含如下內(nèi)容： 試件或參考試塊的描述，若有使用時； 探頭類型、頻率、角度、間距和相對于參考線（如焊縫中心線）的位置； 一所繪制圖像（硬拷貝）至少包含檢測到的不連續(xù)指示所在的區(qū)域。設(shè)備設(shè)置細(xì)節(jié)和檢測靈敏度 設(shè)置方法。 此外檢測期間所有原始記錄數(shù)據(jù)，儲存在一個磁性或光學(xué)存儲介質(zhì)中，例如硬盤、磁帶或光盤，應(yīng)作 為以后的參考。

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參考試塊是用來正確調(diào)整系統(tǒng)靈敏度和形成足夠的空間覆蓋。 參考試塊的最低要求如下： a）宜使用與被檢工件類似的材料制成（例如聲速、晶粒噪聲和表面條件）； b）壁厚應(yīng)等于或大于被檢工件的標(biāo)稱壁厚； c）表面的寬度和長度應(yīng)足夠探頭在參考衍射體上方的移動。 測量應(yīng)基于參考衍射體發(fā)出的衍射信號，參考衍射體有如下兩種類型： 參考試塊表面上開口的機加工槽口； 直徑至少是檢測便用探頭標(biāo)稱頻率2倍波長的橫孔，此孔宜切至表面，以防止橫孔頂端的直接 反射，見圖A.1。 參考衍射體宜在被檢工件標(biāo)稱厚度的大約10%、25%、50%、75%和90%處，

參考試塊是用來正確調(diào)整系統(tǒng)靈敏度和形成足夠的空間覆蓋。 參考試塊的最低要求如下： a）宜使用與被檢工件類似的材料制成（例如聲速、晶粒噪聲和表面條件）； b）壁厚應(yīng)等于或大于被檢工件的標(biāo)稱壁厚； c）表面的寬度和長度應(yīng)足夠探頭在參考衍射體上方的移動。 測量應(yīng)基于參考衍射體發(fā)出的衍射信號，參考衍射體有如下兩種類型： 參考試塊表面上開口的機加工槽口； 直徑至少是檢測使用探頭標(biāo)稱頻率2倍波長的橫孔，此孔宜切至表面，以防止橫孔頂端的直接 反射，見圖A.1。 參考衍射體宜在被檢工件標(biāo)稱厚度的大約10%、25%、50%、75%和90%處

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