無損檢測(cè)技術(shù)在焊接檢驗(yàn)中的應(yīng)用

李濤

摘 要：無損焊接技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于焊接檢驗(yàn)意義重大，一方面它提高了焊接檢驗(yàn)的準(zhǔn)確性以及工作效率，另一方面促進(jìn)了焊接檢驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。文章描述了無損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展情況，并對(duì)無損檢測(cè)技術(shù)在焊接裂紋檢測(cè)中的應(yīng)用做了詳細(xì)的闡述，以期能夠促進(jìn)無損技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展以及焊接檢驗(yàn)的進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：無損檢測(cè)；焊接檢驗(yàn)；應(yīng)用

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，為無損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，隨著各種常規(guī)無損檢測(cè)技術(shù)的不斷改進(jìn)，各種技術(shù)彼此之間相互借鑒，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，使得無損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展更加快速，在實(shí)際焊接檢驗(yàn)中的應(yīng)用，也更加廣泛。

1 無損檢測(cè)技術(shù)概述

無損檢測(cè)的實(shí)質(zhì)是，不損害被檢測(cè)對(duì)象的結(jié)構(gòu)、性能，利用材料具有的特殊結(jié)構(gòu)或特點(diǎn)所引起的物理反應(yīng)的變化，如光、熱、電等方面，達(dá)到對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)的目的。無損檢測(cè)技術(shù)實(shí)際上一門跨學(xué)科的檢測(cè)技術(shù)，他對(duì)于對(duì)象的檢測(cè)要依靠一些技術(shù)，分析材料構(gòu)建內(nèi)部的物理變化，確定缺陷的存在，無損檢測(cè)的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段，已由無損檢查（NDI）經(jīng)無損檢測(cè)（NDT）、材料的無損表征（NDC）發(fā)展到無損評(píng)估（NDE）。

目前五大常規(guī)無損檢測(cè)方法有：射線檢測(cè)（RT）、超聲檢測(cè)（UT）、磁粉檢測(cè)（MT）、滲透檢測(cè)（PT）、渦流檢測(cè)（ECT）。

焊接，是一種特殊的物理冶金過程?，F(xiàn)代焊接無損檢測(cè)，主要是對(duì)焊接過程中，對(duì)影響焊接構(gòu)建質(zhì)量的因素進(jìn)行檢測(cè)。焊接過程中，影響焊接質(zhì)量的因素比較多，除了焊接工藝、焊接設(shè)備，還有冶金因素、殘余應(yīng)力的影響，使得焊接構(gòu)件產(chǎn)生不同程度、不同類型的缺陷，對(duì)其使用性能以至壽命產(chǎn)生不利的影響。

2 無損檢測(cè)技術(shù)在焊接裂紋檢測(cè)中的應(yīng)用

2.1 射線檢測(cè)（RT）

作為五大常規(guī)無損檢測(cè)方法之一的射線檢測(cè)（RT），在工業(yè)上有著非常廣泛的應(yīng)用。

工件局部區(qū)域存在缺陷，它將改變物體對(duì)射線的衰減，引起透射射線強(qiáng)度的變化，這樣采用一定的射線檢測(cè)方法，利用膠片感光，來檢測(cè)透射線強(qiáng)度，就可以判斷工件中是否存在缺陷以及缺陷的位置、大小。射線檢測(cè)由于有底片圖像，檢測(cè)結(jié)果比其他檢測(cè)方法顯示直觀，檢測(cè)結(jié)果可長期保存，檢測(cè)技術(shù)和檢測(cè)工作質(zhì)量可以自我監(jiān)督，適用于體積型缺陷。

目前有射線檢測(cè)常用的有：X射線和γ射線（Ir192、Se75、Co60等），射線檢測(cè)裂紋靈敏度較高的是X射線和γ射線（Se75）。

射線檢測(cè)影響裂紋檢出率的主要因素：開口寬度平；裂紋與射線束的角度β。檢出裂紋的能力主要取決于裂紋自身關(guān)鍵參數(shù)中的開口寬度W，以及裂紋與射線束的角度θ。裂紋的自身高度d和所使用的透照參數(shù)也是重要因素。一般來說，開口寬度小的裂紋在任何情況下均不大可能被檢出，除非是在很薄的試件中。開口寬度為0. 025mm數(shù)量級(jí)的裂紋可檢出的最大傾角為10°，這還取決于裂紋自身的尺寸和形狀。在使用γ射線檢測(cè)時(shí)需注意使入射的射線與裂紋方向保持平行；當(dāng)γ射線方向與裂紋傾抖時(shí)，會(huì)使裂紋影像變寬、顏色變淡；裂紋面與射線近乎垂直時(shí)、缺陷很難被檢剛出來“常見的焊接裂紋影像一般呈折線條或略帶據(jù)齒狀的細(xì)紋，輪廓分明，兩端尖細(xì)且顏色較淡，中間稍寬且顏色較深，有時(shí)出現(xiàn)樹枝狀影像，可在膠片上觀察焊接裂紋。由于X射線對(duì)人體有害，必須采取有效的安全保護(hù)措施。

2.2 超聲波檢測(cè)

超聲檢測(cè)（UT）也是五大常規(guī)無損檢測(cè)方法之一。超聲波傳播到金屬與缺陷的界面處時(shí)，就會(huì)全部或部分反射，接收器可對(duì)反射波進(jìn)行分析，就能異常精確地測(cè)出缺陷來，并且能顯示內(nèi)部缺陷的位置和大小，測(cè)定材料厚度等。

脈沖反射檢測(cè)法通常用于鍛件、焊縫等的檢測(cè)?？砂l(fā)現(xiàn)工件內(nèi)部較小的裂紋、夾渣、縮孔、未焊透等缺欠。被檢測(cè)物要求形狀較簡單，并有一定的表面光潔度。

超聲檢測(cè)法的優(yōu)點(diǎn)是：穿透能力較大，對(duì)面積型缺陷如裂紋、夾層等，檢測(cè)靈敏度較高，并可測(cè)定缺陷的深度和相對(duì)大?。怀暀z測(cè)的適應(yīng)性強(qiáng)、對(duì)人體無害、適合于戶內(nèi)外環(huán)境作業(yè)。缺點(diǎn)是：不易檢查形狀復(fù)雜的工件，要求被檢查表面有一定的光潔度，并需有耦合劑充填滿探頭和被檢查表面之間的空隙，以保證充分的聲耦合。對(duì)于有些粗晶粒的鑄件和焊縫，因超聲波在材料中傳播時(shí)受金屬組織體積（特別是晶拉大?。┑挠绊懞艽螅桩a(chǎn)生雜亂反射波而較難應(yīng)用，不適用于檢測(cè)焊縫存在各向異性、組織粗大的奧氏體不銹鋼焊接件。超聲檢測(cè)對(duì)檢驗(yàn)人員要求較高，須有一定經(jīng)驗(yàn)的人員來進(jìn)行操作和評(píng)定檢測(cè)結(jié)果。

2.3 磁粉檢測(cè)（MT）

磁粉檢測(cè)主要應(yīng)用于檢測(cè)鐵磁性材料和工件表面或近表面裂紋。其具有敏感度高、方便操作等優(yōu)點(diǎn)，但是隨著材料內(nèi)部缺陷的的深度增加，敏感度發(fā)生變化。對(duì)于材料檢出率降低。因此，磁粉檢測(cè)技術(shù)，若是應(yīng)用于特厚的鋼板，或是焊接性能較差的鋼種，焊接過程中應(yīng)該多次檢驗(yàn)，以保證焊接的每一層都沒有裂紋等問題。另外，為了保證檢測(cè)質(zhì)量，在進(jìn)行磁粉檢測(cè)前，要確保檢測(cè)區(qū)域的清潔，對(duì)焊縫區(qū)、熱影響區(qū)的表面污垢等，使用干粉或者清洗液進(jìn)行處理，避免這些污垢對(duì)檢測(cè)結(jié)果造成影響，清洗后等焊縫干燥在進(jìn)行磁粉檢測(cè)。

2.4 滲透檢測(cè)（PT）

區(qū)別于磁粉檢測(cè)，滲透檢測(cè)的范圍，不僅僅局限于焊接件的表面開口裂紋，其滲透性可以對(duì)其他材料如奧氏體鋼等進(jìn)行檢測(cè)。滲透檢測(cè)技術(shù)同樣具有靈敏度高、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，但是其滲透性的使用，要求其在檢測(cè)前在被檢測(cè)材料的表面涂抹滲透劑。值得注意的是，滲透劑涂抹過程要均勻，這樣才能保證檢測(cè)效果的準(zhǔn)確無誤差，滲透劑的涂抹一般選擇刷涂法或噴罐法，在刷涂前首先要確保材料表面清潔，沒有污漬。涂抹均勻之后，等待滲透劑滲入，針對(duì)不同的材料、涂抹方式以及滲透劑的種類、溫度等，滲透時(shí)間不盡相同，適當(dāng)一般在一小時(shí)以上，才能保證檢測(cè)效果。另外，要根據(jù)實(shí)際情況，適當(dāng)?shù)恼{(diào)整滲透時(shí)間。比如，在外界溫度較低的情況下，適當(dāng)延長滲透時(shí)間，外界溫度如果比較高，滲透時(shí)間的調(diào)整相對(duì)較短的間隔。（如：NB/T47013.5中規(guī)定：滲透劑的溫度和工件表面溫度應(yīng)該在5℃～50℃的溫度范圍，在10℃～50℃的溫度條件下，滲透劑持續(xù)時(shí)間一般不應(yīng)少于10min；在5℃～10℃的溫度條件下，滲透劑持續(xù)時(shí)間一般不應(yīng)少于20min或者按照說明書進(jìn)行操作。當(dāng)溫度條件不能滿足上述條件時(shí)，應(yīng)進(jìn)行非標(biāo)準(zhǔn)溫度的對(duì)比試驗(yàn)。）干燥時(shí)間通常為5min～10min。焊縫檢測(cè)推薦的顯像時(shí)間一般不小于10min，且不大于60min。滲透檢測(cè)的特點(diǎn)決定了它具有檢測(cè)結(jié)果較為直觀的優(yōu)勢(shì)。其不足之處在于，材料表面的粗糙度往往影響滲透，從而對(duì)缺陷的檢出率難以把握。

2.5 渦流檢測(cè)（ECT）

渦流檢測(cè)，顧名思義，就是采用多頻渦流或脈沖渦流對(duì)材料進(jìn)行檢測(cè)。渦流檢測(cè)具有其他檢測(cè)技術(shù)所不具備的優(yōu)勢(shì)，即檢測(cè)過程不用去除表面涂層。但是渦流檢測(cè)要求探頭垂直于被檢工件，才能保證檢測(cè)結(jié)果不被其他信號(hào)干擾，然而實(shí)際檢測(cè)過程不能完全做到這一點(diǎn)，所以檢測(cè)結(jié)果往往存在誤差。除此之外，焊縫表面高低不平和熱影響區(qū)表面的不清潔等，都容易對(duì)絕對(duì)式探頭的磁導(dǎo)率產(chǎn)生影響。但是隨著技術(shù)的發(fā)展，科研技術(shù)逐漸克服探頭不垂直甚至搖擺對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，研發(fā)出基于復(fù)平面分析的金屬材料焊縫渦流檢測(cè)技術(shù)，使得渦流檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用到多方面。

2.6 無損檢測(cè)新技術(shù)

無損檢測(cè)新技術(shù)指的是最新研發(fā)的用于焊接檢驗(yàn)的紅外熱波、激光全息和微波檢測(cè)技術(shù)。這三種技術(shù)可以針對(duì)不同的焊接材料、不同的焊接類型進(jìn)行針對(duì)性的檢驗(yàn)。比如，紅外熱波技術(shù)用于焊縫表面垂直并完全閉合的裂紋進(jìn)行檢測(cè)；激光全息干涉測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛，技術(shù)更加先進(jìn)，它的檢測(cè)過程完全避免了探頭于焊接零件的接觸，并且打破了其他幾種檢測(cè)技術(shù)的局限性，對(duì)構(gòu)件表面的粗糙度、缺陷的深度、構(gòu)件的形狀等完全沒有要求，檢測(cè)結(jié)果不受這些因素的影響，結(jié)果準(zhǔn)確率高。目前，激光全息技術(shù)已應(yīng)用于印制電路板內(nèi)的焊接接頭、壓力容器焊縫質(zhì)量的檢測(cè)。微波檢測(cè)，顧名思義，以微波為載體，對(duì)焊接材料進(jìn)行檢測(cè)。微波在檢驗(yàn)結(jié)果、檢驗(yàn)的范圍上擴(kuò)大了，它除了用來定位工件內(nèi)的裂紋，還可以測(cè)定裂紋的尺寸。以上三種技術(shù)，是目前應(yīng)用最為廣泛的無損檢測(cè)技術(shù)，并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，客觀因素、條件等對(duì)檢測(cè)技術(shù)的影響越來越小，科研人員甚至可以打破各項(xiàng)技術(shù)的局限性，對(duì)多種檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行融合，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

3 結(jié)束語

除了上述幾種檢測(cè)方法技術(shù)以外，其他檢測(cè)技術(shù)還包括：聲發(fā)射檢測(cè)（AE）、衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)（TOFD）、漏磁檢測(cè)（MFL）等。這些檢測(cè)技術(shù)方法都有各自的優(yōu)勢(shì)與不足，因此檢測(cè)技術(shù)的使用過程中，要注意方法，盡量針對(duì)不同的焊接材料、焊接設(shè)備選擇合適的檢測(cè)技術(shù)，例如，超聲波方法不適用于檢測(cè)焊縫存在各向異性、組織粗大的奧氏體不銹鋼焊接件，會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果有一定的影響；滲透檢測(cè)在檢測(cè)前要對(duì)材料表面的進(jìn)行清洗等。endprint