TOFD检测技术中声束交点位置的探讨

王 东,刘礼良,李付良,高杰宗

(1.中广核工程有限公司, 深圳 518124; 2.中国特种设备检测研究院,北京 100029;3.国家市场监督管理总局无损检测与评价重点实验室, 北京 100029)

TOFD检测技术中，声束交点的选择会影响衍射声场覆盖的检测区域及扫查面盲区的大小，该参数对TOFD检测结果的可靠性至关重要。国内外TOFD检测标准中，推荐的探头中心间距设置方法一般有如下几类：① 使探头对的声束交点位于其所检测最大深度的2/3处(如标准BS 7706：1993，BS DD CEN/TS 14751:2004，NB/T 47013.10-2015)；② 使探头对的声束交点位于缺陷可能发生的区域(标准BS DD ENV 583-6-2000)；③ 应在试块上进行验证试验以确定探头对的声束交点位置(如标准ASTM E2373-04-2004)。

基于仿真技术对不同声束交点衍射声场的分布情况进行分析，综合考量有效声场对检测区域的覆盖及扫查面盲区两个因素，并采用不同声束交点下的探头中心间距在试块上进行试验，以验证声束交点对检测结果的影响。

1 声场仿真分析

针对尺寸为457 mm×40 mm(长×宽)的工件进行建模，焊缝工艺参数为：坡口角度为30°；间隙为2 mm；钝边高度为1 mm。选用标准NB/T 47013.10-2015中的推荐参数设置探头频率为5 MHz,晶片尺寸为φ6 mm，楔块角度为65°，声束交点深度分别选择在0.5T(T工件厚度)，0.55T，0.6T，2/3T的位置，依次进行声场仿真分析，探头中心间距(PCS)选择如表1所示。

表1 仿真分析选择的PCS mm

对上述仿真参数进行CIVA软件仿真计算,得到不同PCS及交点深度的仿真分析图谱如图1所示,图中黑线区域为焊缝及焊缝热影响区，红线区域为-12 dB声场范围；图2所示为探头声束交点中心能量分布曲线。通过软件分析-12 dB声束在工件中的覆盖范围，分析结果如表2所示。……