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Tecnica di diffrazione del tempo di volo (TOFD)

1970
  • Maurice G. Silk
Tecnico che esegue test di diffrazione a tempo di volo su una giunzione saldata in laboratorio.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

La diffrazione del tempo di volo (TOFD) è una tecnica altamente accurata ultrasonico Tecnica per il rilevamento e la misurazione dei difetti. Utilizza sonde di trasmissione e ricezione separate. Invece di misurare l'ampiezza di una forte riflessione dalla superficie di un difetto, la tecnica TOFD misura il tempo di arrivo delle onde molto più deboli diffratte dalle estremità superiore e inferiore del difetto, consentendo una misurazione precisa delle dimensioni attraverso la parete.

The TOFD method represents a significant departure from conventional amplitude-based ultrasonico techniques. It is based on the physical phenomenon that when an ultrasonic wave strikes the sharp edge of a discontinuity, such as the top or bottom tip of a crack, the tip acts as a secondary source, radiating sound in all directions. This radiated energy is known as a diffracted wave.

In una tipica configurazione TOFD, una sonda trasmittente invia un ampio fascio di ultrasuoni nel materiale, e una sonda ricevente, posizionata a una distanza fissa sulla stessa superficie, capta i segnali. Il primo segnale ad arrivare al ricevitore è l'"onda laterale", che viaggia appena sotto la superficie direttamente dal trasmettitore. Se è presente un difetto, in seguito arriveranno deboli segnali diffratti dalle sue estremità superiore e inferiore. La differenza di tempo tra l'arrivo dell'onda laterale e dei segnali diffratti viene misurata con precisione.

Utilizzando una geometria semplice e la velocità del suono nota nel materiale, i dati del tempo di volo possono essere convertiti in misurazioni molto accurate della profondità del difetto e dell'altezza attraverso la parete. Un vantaggio chiave del TOFD è che la sua precisione di dimensionamento è in gran parte indipendente dall'orientamento del difetto e dall'ampiezza del segnale, superando le principali limitazioni di impulso-eco metodi. Ciò la rende una delle tecniche più affidabili per la misurazione di difetti planari critici come crepe e mancanza di fusione.

UNESCO Nomenclature: 3322
- Scienza dei materiali

Tipo

Metodo di prova

Interruzione

Sostanziale

Utilizzo

Nicchia/Specializzato

Precursori

  • comprensione fondamentale dei fenomeni di diffrazione delle onde dalla fisica classica
  • lo sviluppo di test ultrasonici a impulsi-eco
  • la disponibilità di circuiti di temporizzazione elettronici altamente precisi e digitali elaborazione del segnale
  • una riconosciuta necessità nel settore di metodi di dimensionamento dei difetti più affidabili rispetto a quelli basati sull'ampiezza del segnale

Applicazioni

  • ispezione critica delle saldature nella fabbricazione di recipienti nucleari e a pressione
  • monitoraggio della crescita delle crepe in servizio nei componenti di generazione di energia
  • ispezione della saldatura della circonferenza della conduttura per l'industria petrolifera e del gas
  • controllo di qualità della produzione di componenti ad alta integrità
  • valutazione dell'integrità strutturale aerospaziale

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

  • sistemi TOFD miniaturizzati per l'ispezione di microsaldature in dispositivi elettronici e medici
  • combinazione di TOFD con apprendimento automatico per l'analisi predittiva dei tassi di crescita delle crepe
  • TOFD accoppiato ad aria per l'ispezione senza contatto di materiali sensibili come ceramiche o compositi
  • cattura completa della matrice (FMC) TOFD per imaging migliorato e caratterizzazione di difetti complessi
  • cingolati TOFD robotizzati per l'ispezione autonoma di lunghe condotte e grandi navi
  • integrazione di TOFD con ultrasuoni ad onda guidata per screening a lungo raggio seguito da dimensionamento localizzato
  • sviluppo di TOFD per materiali non metallici come le fusioni di tubi in HDPE
  • monitoraggio TOFD in tempo reale di strutture in ambienti ad alta temperatura
  • dispositivi TOFD portatili e semplificati per uno screening rapido da parte dei tecnici sul campo
  • Valutazione della densità ossea e delle microfratture basata su TOFD nella diagnostica medica
Argomenti correlati: TOFD, diffrazione a tempo di volo, NDT, dimensionamento delle cricche, rilevamento dei difetti, ispezione delle saldature, diffrazione, controlli a ultrasuoni, controlli non distruttivi, integrità strutturale.

Contesto storico

Tecnica di diffrazione del tempo di volo (TOFD)

1962-10-09
1964
1970
1970
1970
1970
1972
1962
1963
1965-12-21
1970
1970
1970
1970
1974

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

decimo anno anniversario

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