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焊接广泛应用于各个行业,对国民经济的发展以及现代化建设产生巨大的影响。为保证焊接结构的安全可靠运行,需要对焊缝中可能出现的缺陷进行检测。超声TOFD(time-of-flight-diffraction,衍射时差法)技术由于具有缺陷检出率高、测量精度高、检测效率高、数据直观且可永久保存和设备轻便安全等显著优点,已成为了焊缝缺陷检测最有效的手段。但超声TOFD技术对焊缝缺陷定性评定困难且焊缝中横向裂纹缺陷容易漏检。为此,本文针对超声TOFD焊缝缺陷检测中这两大问题进行了研究。通过对比试验总结出不同焊缝缺陷TOFD图像的显示特征,实现焊缝缺陷的定性评定;改进了传统的TOFD检测方法,提出一种对边斜向非平行扫查方法来减少焊缝中横向裂纹的漏检,并进行试验验证。主要研究内容如下:(1)制作不同类型焊缝缺陷的模拟试块,进行超声TOFD检测的同时,利用射线检测进行对比验证,结合TOFD检测D扫描图像和射线检测底片,分析总结出典型焊缝缺陷TOFD图像的显示特征。(2)通过研究TOFD检测中焊缝横向裂纹漏检的原因,改进了传统的TOFD检测方法,提出一种对边斜向非平行扫查方法。为了检验该方法的实用性,提高检测效率,设计了专用的多通道斜向扫查架。(3)制作横向裂纹缺陷模拟试块,利用CIVA软件模拟不同工艺参数下的探头发射声场,优化检测工艺参数。采用设计的多通道斜向扫查架对试块进行试验,试验结果表明将多通道斜向扫查架的一个通道设计为非平行扫查,另一个通道设计为偏斜角在30°~60°范围内的对边斜向非平行扫查,能够实现焊缝内纵向缺陷和横向缺陷的TOFD检测。研究中总结的典型焊缝缺陷显示特征为实际焊缝TOFD检测中缺陷类型的判断及定性研究提供理论基础;所设计的多通道斜向扫查架不仅能有效减少焊缝中横向裂纹的漏检,使检测数据更准确,还能有效简化扫查工序,提高检测效率。