在無(wú)損檢測(cè)方法中，大尺寸鋼板對(duì)接焊道常以超聲波檢測(cè)(UT)與射線(xiàn)檢測(cè)(RT)作為焊接后檢查方法，用以確認(rèn)被檢物內(nèi)部是否有瑕疵存在。
而輻射照相對(duì)于較厚工件需要較長(zhǎng)時(shí)間底片顯影，超聲波檢測(cè)對(duì)較厚工件需要更多不同角度探頭進(jìn)行多次掃描，方得以完成檢測(cè)作業(yè)。
這將導(dǎo)致檢測(cè)作業(yè)時(shí)間冗長(zhǎng)、效率低。
TOFD為超聲波衍射時(shí)差法之英文簡(jiǎn)稱(chēng)(Time Of Flight Diffraction, TOFD)，利用雙超聲波探頭置于焊道左右兩側(cè)，激發(fā)與接收之超聲波反射、繞射與波式轉(zhuǎn)換等訊號(hào)后，以2D圖面方式呈現(xiàn)瑕疵類(lèi)型與位置，可解決傳統(tǒng)式超聲波焊道檢測(cè)之多角度與掃描次數(shù)的需求，與改善大尺寸鋼板射線(xiàn)照相檢測(cè)作業(yè)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)與輻射安全問(wèn)題。
有利于檢測(cè)人員與焊工實(shí)時(shí)評(píng)估瑕疵類(lèi)形、位置與尺寸，作為立即性焊道鏟修或復(fù)檢的依據(jù)。
1.TOFD檢測(cè)原理
TOFD 為超聲波衍射時(shí)差法(Time Of Flight Diffraction, TOFD)簡(jiǎn)稱(chēng)。
TOFD以投捕法技術(shù)，于焊道或工件兩側(cè)擺放超音波探頭，使用斜束超音波入射超音波，使其產(chǎn)生波式轉(zhuǎn)換，形成入射波與表面波。
當(dāng)工件內(nèi)部無(wú)瑕疵時(shí)，超音波傳遞過(guò)程中不受干擾，入射超聲波經(jīng)傳遞與反射得以完整接收訊號(hào)，故于顯示器上僅可觀(guān)察到工件表面、工件背面反射回波訊號(hào)，此兩回波又稱(chēng)側(cè)通波(Lateral wave,LW)與底面回波(Backwall wave,BW)。
當(dāng)工件內(nèi)部有缺陷時(shí)，缺陷造成超音波干擾，除了側(cè)通波與底面回波之外，亦形成上、下尖端繞射回波或反射回波，其位置通常出現(xiàn)于側(cè)通波與底面回波之間，可視為瑕疵回波。
TOFD訊號(hào)由單一超聲波訊號(hào)以A-Scan方式呈現(xiàn)，即以振幅- 時(shí)間方式表示，橫軸代表超音波傳遞距離、縱軸代表回波振幅強(qiáng)度(圖1)。
圖1. (a)TOFD探頭擺放位置與超音波傳遞方式、(b)A-scan訊號(hào)呈現(xiàn)。
TOFD將每單一超聲波訊號(hào)進(jìn)行訊號(hào)轉(zhuǎn)換，當(dāng)振幅大于0值以白色代表、小于0值以黑色代表、等于0值以灰色代表。
累積每筆超聲波訊號(hào)以2D方式顯示于檢測(cè)儀上，以?huà)呙璺较?深度顯示(B-Scan)，可呈現(xiàn)工件內(nèi)部檢測(cè)結(jié)果，故可使檢測(cè)人
員或焊道鏟修人員讓容易了解瑕疵位置(圖2)。
圖2.(a)TOFD于焊道上掃描示意圖
圖2.(b)TOFD轉(zhuǎn)換為B-Scan掃描方式
2.實(shí)際應(yīng)用
執(zhí)行檢測(cè)前，將TOFD儀器進(jìn)行設(shè)定與校正，確認(rèn)探頭位置、靈敏度、掃描儀滾動(dòng)符合檢測(cè)程序。
以檢測(cè)厚度80㎜對(duì)接鋼板為例，于健全部進(jìn)行校正后，進(jìn)行焊道檢測(cè)(圖3)。
將檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，可于(圖4)中A-Scan與B-Scan上清楚辨識(shí)出焊道近中間處之不連續(xù)點(diǎn)狀?yuàn)A渣缺陷。
圖3. (a)爐殼健全部校正
圖3.(b)執(zhí)行焊道檢測(cè)。
圖4. (不連續(xù)點(diǎn)狀顯示)80㎜對(duì)接鋼板焊接TOFD檢測(cè)結(jié)果
3.結(jié)論
將TOFD與傳統(tǒng)式超聲波檢測(cè)相比，TOFD可于厚板焊道上一次完成傳統(tǒng)式超聲波所需多種角度之檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果直接形成2D影像方式，其效果如射線(xiàn)檢測(cè)(RT)，可進(jìn)一步提供檢測(cè)位置與瑕疵深度，供焊工評(píng)估進(jìn)行鏟修，縮短工作時(shí)間。
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