鋼結(jié)構(gòu)焊接檢測中超聲波無損探傷的應(yīng)用

摘 要：鋼結(jié)構(gòu)焊接檢測技術(shù)由傳統(tǒng)的破壞性探測技術(shù)發(fā)展至無損傷探傷技術(shù)，其中超聲波無損傷探傷應(yīng)用范圍較廣，文章對超聲波無損傷的應(yīng)用方法做了簡單說明，并以常見焊接問題為例，闡述了產(chǎn)生原因及處理方法。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；焊接；超聲波；無損探傷；

中圖分類號：U391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-3520（2015）-03-00-01

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，實(shí)業(yè)制造行業(yè)的競爭日加激烈。鋼結(jié)構(gòu)焊接在制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用，也受其影響，促使焊接技術(shù)不斷升高。鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)的優(yōu)劣需要專業(yè)的檢測技術(shù)進(jìn)行檢測評定。傳統(tǒng)焊接檢測技術(shù)對被測零部件的破壞性較大，不能滿足市場的需求，無損傷探測技術(shù)由于其自身的優(yōu)勢，在實(shí)際焊接工作中應(yīng)用范圍更加廣泛。

一、鋼結(jié)構(gòu)焊接檢測技術(shù)介紹

在鋼結(jié)構(gòu)焊接檢測中，無損探傷檢測技術(shù)（NDT）應(yīng)用最為廣泛。無損檢測是指在不損害或不影響被檢測對象使用性能，不傷害被檢測對象內(nèi)部組織的前提下，利用材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)異?；蛉毕荽嬖谝鸬臒帷⒙?、光、電、磁等反應(yīng)的變化，以物理或化學(xué)方法為手段，借助現(xiàn)代化的技術(shù)和設(shè)備器材，對試件內(nèi)部及表面的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、狀態(tài)及缺陷的類型、性質(zhì)、數(shù)量、形狀、位置、尺寸、分布及其變化進(jìn)行檢查和測試的方法。

傳統(tǒng)的檢測技術(shù)對被檢測的部件具有極大的破壞性，破壞性檢測只能應(yīng)用于針對原材料進(jìn)行基本性能的檢測，如對機(jī)械工程中原材料的拉伸、壓縮、彎曲等性能檢測，而對于即將投入使用的半成品或已經(jīng)在用的產(chǎn)品，傳統(tǒng)性檢技術(shù)在檢測時(shí)會(huì)損害產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)或使用性能，而無損傷檢測則因其自身的優(yōu)勢可以用于除原材料以外的其它半成品或成品的檢測。

與傳統(tǒng)破壞性檢測技術(shù)相比，無損檢測技術(shù)的優(yōu)勢體現(xiàn)在：第一，檢測過程中不會(huì)對被檢測部件造成內(nèi)部結(jié)構(gòu)及使用性能造成不良影響，具有非破壞性。第二，基于非破壞性帶來的優(yōu)勢，可對被檢測部件進(jìn)行徹底的、全面的檢測。第三，可實(shí)現(xiàn)全程甚至終身檢測，這是破壞性檢測無比比擬的優(yōu)勢。無損傷探測技術(shù)應(yīng)用較多的是目視檢測（VT）、射線檢驗(yàn)（RT）、超聲檢測（UT）、磁粉檢測（MT）等幾種。文章以超聲波無損傷探測技術(shù)為例，對無損傷探測技術(shù)在實(shí)際焊接過程中的應(yīng)用加以說明。

二、超聲波無損傷探測技術(shù)常見現(xiàn)象分析及處理措施

（一）氣孔存在判斷：單個(gè)氣孔會(huì)造成回波高度偏低，單縫波形，并且波形較為較穩(wěn)定。從不同方向探測，反射波幾乎相同， 但稍一動(dòng)探頭就消失；密集氣孔會(huì)出現(xiàn)多個(gè)反射波，波高隨氣孔大小不同而發(fā)生變化，當(dāng)探頭作定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)此起彼落的現(xiàn)象。產(chǎn)生氣孔的原因有：焊接材料的烘干溫度沒有達(dá)到即定標(biāo)準(zhǔn)，焊條藥皮因變質(zhì)而脫落，焊芯生銹、焊絲清理不徹底、電流過大、電弧過長、電壓過高或不穩(wěn)定、保護(hù)氣純度不夠等原因都可能造成氣孔的產(chǎn)生，致使焊縫金屬的致密性遭到破壞，減少焊縫有效接觸面積，降低零部件性能。若氣孔過多或呈鏈狀分布式，對部件的彎曲和沖擊韌性影響較大。

避免產(chǎn)生氣孔的處理方法： 不使用藥皮開裂或脫落、變質(zhì)及生銹的焊芯、已經(jīng)銹蝕的焊絲必須除銹后才能使用、所用焊接材料嚴(yán)格應(yīng)按規(guī)定溫度進(jìn)行烘干，坡口及其兩側(cè)需要進(jìn)行徹底清理，焊接時(shí)保證電壓的穩(wěn)定、選擇合適電流、使用純度較高的保護(hù)氣等。

（二）夾渣現(xiàn)象判斷，若在焊接中有夾渣，則會(huì)因?yàn)閵A渣的不同產(chǎn)生不同的現(xiàn)象。夾渣分為點(diǎn)狀?yuàn)A渣和條狀?yuàn)A渣兩種情況。前者產(chǎn)生的回波信號與氣孔產(chǎn)生的回?fù)苄盘栴愃?，后者產(chǎn)生的回波信號則呈現(xiàn)鋸齒狀，且波振動(dòng)幅度較低， 波形更接近于樹枝狀波形，主波峰旁邊伴有有小波峰，波幅會(huì)隨著探頭平行移動(dòng)而變動(dòng)，若從不同方向探測時(shí)反射波幅也會(huì)發(fā)生改變。

夾渣產(chǎn)生的原因： 焊接電流、焊接速度不達(dá)標(biāo)造成熔渣來不及浮起，被焊接的邊緣和各層焊縫清理不干凈，被焊金屬和焊接材料化學(xué)成分不適當(dāng)，含硫、磷等元素較多等。

防止措施：選用合適的焊接電流，焊接件的坡口角度不要太小，焊前必須把被焊接部件邊緣及各層焊縫進(jìn)行徹底的地清理，尤其是多層焊接必須層層清除焊渣；并合理選擇坡口角度及焊接速度等。

（三）未焊透的現(xiàn)象：反射率高。波的幅度也比較高，但探頭平移不會(huì)造成波形改變。在焊接縫隙兩側(cè)探測時(shí)，反射波的振幅大致相同。這類問題主要降低了焊接處的機(jī)械性能，致使應(yīng)力集中點(diǎn)主要集中在為焊接缺口處，承造過重容易引起斷裂，是危險(xiǎn)性較高的缺陷。造成為焊接透的主要原因是坡口邊的縫隙不大，電流不符合標(biāo)準(zhǔn)或焊接速度太快等原因造成的。因此解決這個(gè)問題主要方法是選用坡口形式匹配的，焊接間隙合適的，正確的焊接方法。

（四）未熔合的現(xiàn)象，探頭平行移動(dòng)，波形變化不大，但從兩側(cè)探測時(shí)，反射波的振幅大小不一，個(gè)別時(shí)候只能從一側(cè)探測到反射波。這主要是坡口沒有進(jìn)行徹底清洗，焊接速度過快，電流大小不達(dá)標(biāo)，焊條角度不合適或者電弧沒有處于正確位置等原因造成的，因此在進(jìn)行焊接時(shí)，只要選擇合適的坡口，并進(jìn)行徹底清洗處理、操作時(shí)按照標(biāo)準(zhǔn)控制電流的大小，正確操作就可有效避免未熔合現(xiàn)象的發(fā)生。

（五）焊接中出現(xiàn)裂紋。裂紋在超聲無損探傷中表現(xiàn)為，其波形寬度和高度都比較大。裂紋相對于以上問題來說，其產(chǎn)生的危害性是最大的一種，因此做好裂紋的防范工作就顯得極為重要。裂紋產(chǎn)生是由于操作者在焊接過程中，焊接部位受熱不均勻，為了快速冷卻才用不合理方式，導(dǎo)致被焊接部件和焊絲沒有完全熔合在一起，就出現(xiàn)了大小不一的裂紋。防止裂紋出現(xiàn)的措施是：在鋼材的含量上采用含有少量的錳、硫來提高焊接縫隙的自由伸展度；不斷提高焊接技術(shù)來減少焊接裂紋。

三、總結(jié)

無損探測技術(shù)隨著科技的發(fā)展日益革新，其應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大，只有在實(shí)踐中多總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合先進(jìn)理論，才能將無損探測技術(shù)的功能得到最大發(fā)揮。

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