Дифракционно-временной метод (ToFD)

Дифракционно-временной метод (ДВМ), также известный под названием TOFD (time-of-
flight diffraction), что переводится как время пролета дифракции, является одним из методов
акустического неразрушающего контроля (НК), Он регламентируется международным
стандартом ГОСТ ISO 10863 – 20.

В основание этого метода положено взаимодействие акустических волн УКВ-диапазона с краями дефектов (несплошностей), имеющихся в материале объекта контроля (ОК). Такое взаимодействие вызывает излучение дифракционных волн на концах несплошности и распространение этого излучения по всем направлениям. Регистрация
дифракционных волн свидетельствует о наличии дефекта в ОК. Размеры дефектов определяются временем, за которое дифрагированные волны проходят свой путь (время пролёта), при этом амплитуды волн значения не имеет.

ДВМ нашёл широкое применение при контроле качества сварных соединений в особо ответственных отраслях промышленного производства и транспорта: объекты ядерной энергетик, магистральные трубопроводы, сосуды, работающие под давлением, авиационные двигатели и др.

Для проведения контроля собирается технологическая схема, включающая в себя дефектоскоп (напр. УСД-50 IPS, HARFANG VEO, PROCEQ FLAW DETECTOR 100 и др.), совмещённый с двумя наклонными пьезоэлектрическими преобразователями (ПЭП), имеющими широкую диаграмму направленности. Один ПЭП служит излучателем ультразвукового сигнала, а второй его приёмником.

Дефектоскоп HARFANG VEO

Схема контроля

Технологическая схема

 Схема работает следующим образом:

• на вход излучателя от дефектоскопа подаётся высокочастотный электрический сигнал;
• ПЭП-излучатель преобразует его в ультразвуковую продольную волну и излучает её в ОК;
• ПЭП-приёмник преобразует все принятые им ультразвуковые сигналы, прошедшие через ОК, в электрические и передаёт их на вход дефектоскопа;
• на экране дефектоскопа отображается внутренняя структура ОК в виде А-скана (рис 1) или В-скана с изменяющейся фазой волны.

При проведении контроля оба ПЭП должны располагаться на одном уровне и на одинаковом расстоянии от средней линии контролируемого участка ОК. Для этих целей разработаны различные типы сканеров для ручного и автоматизированного контроля. При ручном сканировании скорость контроля составляет 100-150 мм/с, а при автоматизированном ещё выше.

После излучения УЗ-сигнала первым в приёмник попадает сигнал от головной волны, проходящей непосредственно под верхней поверхностью ОК; он проходит по самому короткому пути. При отсутствии дефектов в приёмник, по самому длинному пути, приходит второй сигнал от волны, отражённой от донной поверхности - эти два сигнала являются контрольными точками. Все сигналы от дефектов будут располагаться между этими точками, причём дифракционный сигнал от верхнего края дефекта отразится раньше, чем такой же сигнал от нижнего края.

Способность акустического НК выявлять мельчайшие дефекты так, чтобы они чётко различались отдельно друг от друга, определяется частотой УЗ-колебаний, поэтому частоту желательно повышать. Однако, с повышением частоты колебаний возрастает их затухание в материале ОК, что негативно сказывается на результатах контроля. На практике компромиссным решением стало применение УЗ-частот от 0,5 до 15 МГц.

ДВМ, в основном, применяется для контроля материалов с малым коэффициентом рассеяния и затухания УЗ-волн. К таким материалам относятся нелегированные, а также низколегированные углеродистые стали, алюминий и аустенитные мелкозернистые стали.

0,5-15 МГц  
Диапазон УЗ-частот