51
! " # " ! ! " ! ! ! $! $ ! ! ! ! %% $ $ $ " ! " &’ # " &( # )#

GEIT - ToFD Ultrasonics

Embed Size (px)

DESCRIPTION

TOFD equipment and technique from General Electric. New detector able to work based on a inspection plan.

Citation preview

Page 1: GEIT - ToFD Ultrasonics

���������������� ���������

������������� ��������� � � ������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������

���������������� ������������������� �������� ����!��������������� ���������������"�� ����� �#�����"�����������������!����������!� ���

"�� ��������������!�������������� ��������� ��������!����������!��$������!�������$������������������!�������������! ����������!�������!����

�������������� ������������ ������%%���������� ����$������������������������$���������������������������$��������������������" �������������!�

� �������������� ������������� ������ �������� ������������ �������������������� ����������������" ���������������� ������������������������

� �������������������� ����������� ��� �&�'��#���������������"���&���� ���(��#���������)#����������� � ����

Page 2: GEIT - ToFD Ultrasonics

*��������������� �������

���������� �������������� ��+�

���$����������������������

'�����"�$�����������

,���������������

,���������������������

������������������

%�$�����������������������������

������������

Page 3: GEIT - ToFD Ultrasonics

-��������������� �������

���$����������������������

crack

���������������� �����������)������ ��$�������� ��+��

Soundpath s1-s2, angle ����crack length

Soundpath s1-s2, angle ����crack length

2

tipdiffraction

angle

Time

corner reflection

1 1

s1

2s2

Am

plit

ude

Page 4: GEIT - ToFD Ultrasonics

.��������������� �������

� ������������ ������

CRACK

Diffractedwaves

Diffractedwaves

Incidentwave

Reflectedwave

Diffracted wave’s properties:

• to all directions• low amplitude• depending on

incidence angle

Page 5: GEIT - ToFD Ultrasonics

/��������������� �������

�������������

R

top

tip

bo

ttom

tip

A-scan

T

Page 6: GEIT - ToFD Ultrasonics

0��������������� �������

���������1��������

��������"�$�� ������"�$

��������"�$�� ��������"�$�������� ������ ���������2�����

������������2��� ������"�$������������������������

%������������������*3�) -3��4� ��"���������������������

Page 7: GEIT - ToFD Ultrasonics

5��������������� �������

4������������������ �������� ��+�

T R

throughtransmission

signalTypical set-up

lateralwave

Page 8: GEIT - ToFD Ultrasonics

6��������������� �������

����1�7�$����$�

Transmitter Receiver

Lateral wave

Backwall reflection

Diffracted waves

Longitudinal wave

Page 9: GEIT - ToFD Ultrasonics

8��������������� �������

4�������)��

*���� �������������!����$��

7��� ��!�9������������"�$�

'���������������� �"�������

'������1

9������"�$���� )������97�

4��:"�����������

�������������������������� �� ����$��������$����

Page 10: GEIT - ToFD Ultrasonics

;3��������������� �������

, ��������Transmitter Receiver

Lateral wave

LW

Backwall reflection

BW

Diffracted waves

+

-

+

-

Non-rectified A-scan presentation is needed to identify the phase changes

LTUT

Page 11: GEIT - ToFD Ultrasonics

;;��������������� �������

�������

4��������1

< %����������������������������

< '������������������+�������

%� �$�� ���������

Page 12: GEIT - ToFD Ultrasonics

;*��������������� �������

�����������

Transmitter ReceiverD

d depth

LW BW

t

transit time tsound path s = ct

222

2

1 Dtcd −=

Page 13: GEIT - ToFD Ultrasonics

;-��������������� �������

���� �� �

Transmitter ReceiverD

d1

12ddh −=

d2

Since only transit time measurements are used to calculate the height, very accurate height estimation is possible. In practice 1

mm accuracy on real cracks is achievable (0.1 mm on artificial reflectors)

h

Page 14: GEIT - ToFD Ultrasonics

;.��������������� �������

&���������� ��:��������:

Transmitter Receiver

Crack tip

Backwall reflection

BW

Lateral wave is blocked

No Lateral wave

Page 15: GEIT - ToFD Ultrasonics

;/��������������� �������

4��:"���������� ��:��������:

Transmitter Receiver

Lateral wave

LW

Tip

Backwall echo blocked

No backwall echo

Page 16: GEIT - ToFD Ultrasonics

;0��������������� �������

=���(��������������������:�������)���������!�������������

Transmitter Receiver

Lateral wave

LW

Back-wall reflection

BW

Reflection echo

Reflected signal

Page 17: GEIT - ToFD Ultrasonics

;5��������������� �������

,��������1�'������

�"����� �!����� ��������� !�97

�������������"�$!� ��:)"�����������

���������������������������

, ������������) �����

������� ����� �� �������������"�� � �� ��������� ��� ���������������������

>��� ���������������

Page 18: GEIT - ToFD Ultrasonics

;6��������������� �������

����1�����������������������

��������)��

,�� ��������������

�����������������������������

?����������

'������������

Page 19: GEIT - ToFD Ultrasonics

;8��������������� �������

4���� ������������

7��� ��������$����������$����

'���� �� ��+������ ��������� ��������� ��"��������$���

� Compromise

Page 20: GEIT - ToFD Ultrasonics

*3��������������� �������

,�� �'���������>@�/6-)0�

Page 21: GEIT - ToFD Ultrasonics

*;��������������� �������

�����$������(�����

Amplitude gray (color) scale

A-scan

One A-scan picture is replaced by one gray-coded line

Page 22: GEIT - ToFD Ultrasonics

**��������������� �������

�����$������(�����

D-scan

Uppersurface

Backwall

A-scanLW

BW

Page 23: GEIT - ToFD Ultrasonics

*-��������������� �������

�������������,���������

������������������������������������ �������� �������� �������� ����

������������������������������������������������������������������������������������������������

����� �������� �������� �������� ���

�� ������� ������� ������� �����������������������������������������

��������������������������������

�!����� � �!����� � �!����� � �!����� �

��������������������������������

������������������������

Page 24: GEIT - ToFD Ultrasonics

*.��������������� �������

���� ������������A-scan

D-scan

PCSt0 t0

Tc LW BW

PCS, thickness, velocity, probe delay, lateral wave or back-wall

Not all of the parameters have to be known

Page 25: GEIT - ToFD Ultrasonics

*/��������������� �������

?�������������A-scan

D-scan

Cursors

t1 t2

l

Pt1,t2 � d1, d2 and h are automatically calculated

d1d1h

Build-in calculator

Page 26: GEIT - ToFD Ultrasonics

*0��������������� �������

'������������

9����������������)��������

,������

Page 27: GEIT - ToFD Ultrasonics

*5��������������� �������

9����������������

WeldNon-Parallelor D-scan or line scan

Perpendicularto the probe beam direction

DetectionInitial sizing

High speed inspection

Most frequently used for weld inspection

Page 28: GEIT - ToFD Ultrasonics

*6��������������� �������

9����������������1������������

������� ��������������" ��� ���� ����������������������������"�� ����������� ����

�������������������������:��"�

Page 29: GEIT - ToFD Ultrasonics

*8��������������� �������

9�������������������������

Transmitter Receiver

D

d

t0 t0

x

Page 30: GEIT - ToFD Ultrasonics

-3��������������� �������

�����������������������Transmitter ReceiverD

t2t1

Constant timelocus

(t1+t2=t)

dmin dmax

In practice:Maximum error on absolute depth position lies below 10%.Error on height estimation of internal (small) defect is

negligible.Caution for small defects located at the back-wall.

Page 31: GEIT - ToFD Ultrasonics

-;��������������� �������

,�����������

WeldLateral, transverseor B-scan

Movement is parallelto the probe beam direction

Precise sizing and positioning

Page 32: GEIT - ToFD Ultrasonics

-*��������������� �������

,�����������

Upper surface

Backwall

B-scan

Lateralwave

This type of scan

yields a typical inverted parabola

Time will be minimum when probes are symmetrically positioned over the defect

Page 33: GEIT - ToFD Ultrasonics

--��������������� �������

,�����������1������������

7������������1�7������������������ �#������� �����������:������������ ��

Page 34: GEIT - ToFD Ultrasonics

-.��������������� �������

�����%�$������

������!�$��������������

@���������������

'�)��������������"���������������

,�����������(�������� �����

@���������$��������:�����������

>���������$������������������

%����������������$!���������������������������������

Page 35: GEIT - ToFD Ultrasonics

-/��������������� �������

��������������������������$����������(���

A-scan

D-scan

LW BW

Uppersurface

Backwall

Page 36: GEIT - ToFD Ultrasonics

-0��������������� �������

��������������������������$������

“����(���”

“��” $��� ���� � ����������������

����������������������������������������������

Page 37: GEIT - ToFD Ultrasonics

-5��������������� �������

,���������������

����1�A�'

4&�1�������������� ������� ��������� ��� ����������,���)�� ���� ��+�

'�9&���>1���� �� ����������,���������������!�"�� ������������� ����������"�� ���������� ����������

Page 38: GEIT - ToFD Ultrasonics

-6��������������� �������

�� ��������������

This system allows for simultaneous

acquisition and analysis of TOFD and

pulse echo technique

45° SWTOFD

60° SW

Page 39: GEIT - ToFD Ultrasonics

-8��������������� �������

Page 40: GEIT - ToFD Ultrasonics

.3��������������� �������

���������,��������������

'����!���� �"�� �!� ���������$��;����/�� �����

,��������������"��

9������"�$������� �����

B��)�����$������

?������ ������������+��������������������

9�����(���������������� �����������������������������

,�������������������������!���

Page 41: GEIT - ToFD Ultrasonics

.*��������������� �������

������ ����!���������!�'��������

) 4'�5530��;88-�

) %'?��'������@!�%������.!��������./*��*33;2.�

) %'?����������**-/).��*33;�

) �,B�������������'���7���=�� �������,�������*333�

) %'�?��*-5-��*33.��

) ��>2�'�;.5/;�*33/�

Page 42: GEIT - ToFD Ultrasonics

.-��������������� �������

?�������&���������������� ���� ������� ����������

Page 43: GEIT - ToFD Ultrasonics

..��������������� �������

?�������&�����������

����� �����������"�#�!��

Page 44: GEIT - ToFD Ultrasonics

./��������������� �������

?������'������� ����������� �

Page 45: GEIT - ToFD Ultrasonics

.0��������������� �������

�����'��������� ������������ ��

Page 46: GEIT - ToFD Ultrasonics

.5��������������� �������

�����'����C �#����

Scan direction

Tx

Rx

��$���$���$���$�������������

�%���%���%���%��

������������

��������������������������������

��������

��������

��&���&���&���&���%��� ������%��� ������%��� ������%��� ����

��� ��� ��� ��� ����

�� �'�%��� �'�%��� �'�%��� �'�%�!����!����!����!����

��� ��� ��� ���

��������������������

Page 47: GEIT - ToFD Ultrasonics

.6��������������� �������

����������!� ����"�#�$�%#����!"$�

������������������������

�� ���� ���� ���� ��

Page 48: GEIT - ToFD Ultrasonics

.8��������������� �������

����������� ����& � ��' ��� ����(%���%��� ��� &�$��%� �

������������������������

�� ���� ���� ���� ��

Page 49: GEIT - ToFD Ultrasonics

/3��������������� �������

���������������� �)���%�%������

Page 50: GEIT - ToFD Ultrasonics

/;��������������� �������

��������������*%%��� ���%#�)���#�#���"� �%�

Page 51: GEIT - ToFD Ultrasonics

/-��������������� �������

�������������$�%� � �