14
ANDE Course: TOFD ANDE Course: TOFD September 24, 2009

5 Ande Course - Tofd

  • Upload
    mathjon

  • View
    44

  • Download
    2

Embed Size (px)

DESCRIPTION

NDT- time of flight diffraction

Citation preview

Page 1: 5 Ande Course - Tofd

ANDE Course: TOFDANDE Course: TOFD

September 24, 2009

Page 2: 5 Ande Course - Tofd

Time‐of‐Flight Diffraction (TOFD)

Typical A‐Scan 

Page 3: 5 Ande Course - Tofd

TOFD PrincipleTOFD Principle

Incident wave

DiffractedWave

Incident wave

Reflected wave

Defect

Specular – highly direction dependent

DiffractedWaveWave

Nonspecular ‐ independent of angle

Page 4: 5 Ande Course - Tofd

L‐TOFD and S‐TOFD

Page 5: 5 Ande Course - Tofd

Geometric Theory of Diffraction (GTD)

Bottom tip Top tip

Diffraction (GTD)

Optimum angles for P‐wave detection of symmetrically placed crack with negligible attenuation

Optimum angles for SV‐wave detection of symmetrically placed crack

Ray based                                             (high frequency and far‐field)

Diffraction coefficients are derived to be used like reflection coefficients

Mode conversion considered

Top and bottom crack tips treated independently 

Fails at shadow boundaries

Page 6: 5 Ande Course - Tofd

TOFD: BasicsTOFD: Basics

• Wide beam widths for dtransmission and reception

• Short pulse widths (broad band)

• Cracks in thick samples (non‐overlapping signals) are simpler but for atten ationattenuation

• Cracks in thin samples (overlapping signals) need special signal processingspecial signal processing tools

• B‐scans are more useful than A scansthan A‐scans

Page 7: 5 Ande Course - Tofd

TOFD: B‐Scan

B‐scan simulation using ray method for different relative positions of a vertical embedded crack in the (a) right half, (b) middle, and (c) left half of the probe, as well as the corresponding (d) B‐scan simulation.                                                                                     

Here 1, 2, 3, and 4 correspond to lateral, defect echo from the top, defect echo from the bottom, and backwall echo, respectively.

Page 8: 5 Ande Course - Tofd

B‐Scan Examples

TOFD B‐scan image components for a 3.25 mm vertical defect in a 10 mm Al sample

TOFD is sensitive to all defectsincluding volumetric defects.

TOFD imaging of defects in weldTOFD imaging of defects in weld

Page 9: 5 Ande Course - Tofd

TOFD B‐Scans at 5 MHz and 10 MHz5 MHz 10 MHz

Comparison of experimental and simulated B‐scan images . Figures  (a), (b), (c), and (d) are experimental B scans over the defects of sizes 6.5, 3.25, 1.6, and 0.8 mm, respectively.                                 

Figures (e), (f), (g), and (h) are simulated B scans over the same defects.

Page 10: 5 Ande Course - Tofd

TOFD: B‐Scans of Inclined Cracks

Measuring the defect size (L) and the angle of inclination (θ) for an inclined defect

Comparison of experimental B scans with simulated B scans on a 10 mm thick aluminium sample, with 60° inclined defects of sizes  (L), (a) 6.5 mm and (b) 3.25 mm

Page 11: 5 Ande Course - Tofd

TOFD: B‐Scans of Inclinedof Inclined Cracks

Variation of defect curve shape for different angle of inclination (θ) ,from horizontal defect  (a) to vertical defect (j), for a 6 mm defect         

in a 10 mm thick aluminum plate

Baskaran et al., Journal of Pressure Vessel Technology, Vol. 127, pp 262‐268 (2005)

Page 12: 5 Ande Course - Tofd

“TOFD” using PA Probes

βcos)( 12 UTUTHcrack −=

2UT

1UT

Relative arrival time technique (RATT) ‐ Crack height based on crack tip and corner trap signals 

coscos ββ UTUTH =

Angle of arrival time technique (AATT) ‐ Crack height based on crack tip and corner trap signals     

at distinct angles 

Detection of inner surface‐breaking cracks using mode conversion

1122 coscos ββ UTUTHcrack −=

Page 13: 5 Ande Course - Tofd

More inspection options with PA Probes

Detection of embedded cracks using mode conversion 

Page 14: 5 Ande Course - Tofd

ReferencesReferences

Baskaran G K Balasubramaniam C V Krishnamurthy and C L Rao (2005) A RayBaskaran, G, K. Balasubramaniam, C.V. Krishnamurthy and C.L. Rao (2005) A RayBased Model for the Ultrasonic Time of Flight Diffraction Simulation of Thin WalledStructure Inspection. ASME Trans. Journal of Pressure Vessel Technology, 127(3), 262-268.

Baskaran, G., K. Balasubramaniam and C.L. Rao (2006) Shear-wave time of flightdiffraction (S-TOFD) technique. NDT & E International, 39, 458-467diffraction (S TOFD) technique. NDT & E International, 39, 458 467

Mondal , S (2000) An overview TOFD method and its Mathematical Model, http://www.ndt.net/article/v05n04/mondal/mondal.htm, NDT.net. 5 ,No. 04.

Ogilvy J A and J A G Temple (1983) Diffraction of Elastic Waves by cracks: Ogilvy, J. A. and J. A. G. Temple (1983) Diffraction of Elastic Waves by cracks: Application to Time of Flight Inspection. Ultrasonics; 7,259-269.

Temple, J. A. G. (1983) Time-of-flight inspection: theory. Nucl. Energy, 22, No. 5, Oct., 335-348.