金屬材料焊接中超聲無損檢測技術(shù)的應(yīng)用

張立杰

（四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 德陽 618000）

超聲無損檢測在現(xiàn)代化工業(yè)的許多產(chǎn)品當(dāng)中都有著極強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值，進(jìn)而全面提升現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益?，F(xiàn)階段，許多工業(yè)產(chǎn)品都是由金屬材料所制成的，這些產(chǎn)品幾乎都需要進(jìn)行大量的金屬焊接處理。因此焊接水平的高低，與產(chǎn)品的質(zhì)量有著直接的關(guān)系。同時(shí)在信息技術(shù)蓬勃發(fā)展的大背景下，人們能夠在檢測過程中對(duì)超聲回波信號(hào)進(jìn)行快速的處理和分析，使超聲無損檢測技術(shù)的性能得到了進(jìn)一步的優(yōu)化[1]。如何通過技術(shù)手段的不斷改進(jìn)，使超聲無損檢測技術(shù)的使用價(jià)值最大化，是目前國內(nèi)外相關(guān)研究人員所要去探究的重點(diǎn)問題。

1 超聲無損檢測技術(shù)簡介

超聲無損檢測技術(shù)是一種精細(xì)化的檢測技術(shù)。超聲波在介質(zhì)當(dāng)中傳輸?shù)倪^程中會(huì)攜帶一些通過聲學(xué)性能進(jìn)行表征的不同類型信息。這樣我們就可以依照這些特定的信息來對(duì)金屬焊接過程中產(chǎn)生的各類問題進(jìn)行分析，進(jìn)而對(duì)金屬焊接的問題進(jìn)行修復(fù)[2]。超聲波傳輸?shù)乃俣仁艿浇橘|(zhì)材料的溫度、組織均勻程度以及應(yīng)力作用的影響，會(huì)呈現(xiàn)不同的波形。一般情況下，在固態(tài)介質(zhì)當(dāng)中，介質(zhì)的溫度越高，超聲波傳播的速度就越低，同時(shí)應(yīng)力作用對(duì)傳播速度也會(huì)產(chǎn)生一定量的影響，另外材料的均勻程度會(huì)對(duì)超聲波的傳播能力造成一定的影響，根據(jù)這些變量因素的分析，我們可以精確找出金屬焊接材料當(dāng)中所出現(xiàn)的各種類型問題，也是超聲無損檢測技術(shù)檢測精確度和深入度的重要保證。

2 超聲無損檢測技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值

超聲無損檢測技術(shù)在金屬焊接材料當(dāng)中的應(yīng)用價(jià)值主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：第一個(gè)方面是全面檢測金屬材料的內(nèi)部缺陷。金屬材料在焊接的過程中受到外部因素的影響較大，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致金屬材料出現(xiàn)各種各樣的內(nèi)部缺陷，造成焊接接頭部分的性能不足。可以說金屬材料內(nèi)部的完整性是保證焊接結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的基礎(chǔ)性因素。通過超聲無損檢測技術(shù)，工作人員可以對(duì)材料的內(nèi)部缺陷進(jìn)行細(xì)致的檢測分析，在第一時(shí)間確定金屬材料的內(nèi)部是否存在裂痕、氣孔、夾渣以及焊接力度不足等問題，使金屬材料的內(nèi)部性能得到最大限度的提升；第二個(gè)方面是防止金屬材料在焊接的過程中出現(xiàn)宏觀缺陷。金屬材料在焊接的過程中，會(huì)有少量的液態(tài)金屬順著焊接縫流入到母體材料當(dāng)中，這樣一來在焊接工作完成之后，金屬材料當(dāng)中就會(huì)出現(xiàn)形狀和大小不規(guī)則的金屬瘤，對(duì)金屬焊接材料的美觀性和整體質(zhì)量造成非常棒嚴(yán)重的影響。尤其在一些規(guī)格比較大的金屬焊接部件上，一些小的金屬瘤通過肉眼很難察覺，是金屬焊接材料的一大質(zhì)量隱患?，F(xiàn)階段通過超聲無損檢測技術(shù)的應(yīng)用，能夠在最短的時(shí)間內(nèi)對(duì)金屬焊接材料的厚度進(jìn)行細(xì)致的檢測，從而找出在焊接過程中產(chǎn)生的金屬瘤，提升金屬焊接材料的整體性能；第三個(gè)方面是防止金屬材料在焊接的過程中出現(xiàn)微觀缺陷，一些特殊用途的金屬焊接材料對(duì)精確度有著非常高的要求，在焊接現(xiàn)場由于各類因素的影響，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)焊接工藝達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象。例如焊接的溫度過高、焊接面出現(xiàn)氧化等問題。通過超聲無損檢測技術(shù)和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，能夠?qū)饘俨牧虾附庸ぷ鳟?dāng)中所涉及的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，進(jìn)而以最快的速度找出焊接過程中出現(xiàn)的微觀缺陷。

3 超聲無損檢測技術(shù)的常用方法

（1）直接接觸法。直接接觸法是利用超聲無損檢測技術(shù)檢測金屬材料焊接問題的基礎(chǔ)性方法，在目前的工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中應(yīng)用范圍最廣。該方法的基本原理是借助于耦合技術(shù)，使超聲波探頭與金屬焊接表面進(jìn)行直接接觸，將超聲波射入到不同介質(zhì)的交界面處，之后根據(jù)反饋波形的不同來檢測焊接處的問題。使用該種方法需要注意的是，為保證探頭實(shí)現(xiàn)超聲波的有效接收和發(fā)射，防止聲能在檢測過程中全部被反射，在檢測工作開始之前需要將接觸層上的空氣排凈。從目前的檢測流程上來看，多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)都會(huì)在探頭和檢測面之間涂上一層耦合劑，這樣能夠充分排凈空氣，使檢測結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠。另外在檢測工作開始之前，還要注意檢查焊接表面是否足夠平滑、焊接面的平行度是否符合標(biāo)準(zhǔn)以及耦合劑的性能是否滿足相關(guān)要求。如果焊接表面的平滑程度不夠，那么在檢測之前就需要通過相應(yīng)的手段對(duì)表面進(jìn)行清理打磨，保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。耦合劑的主要作用是使超聲波在金屬當(dāng)中更好的傳遞，因此在耦合劑的選取上工作人員應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)考量耦合劑的高聲阻抗能力，并且不能對(duì)金屬產(chǎn)生腐蝕作用。

（2）液體浸潤法。液體浸潤法的基本工作原理是使探頭發(fā)射的超聲波經(jīng)過一定厚度的耦合液面之后，使其與液體表面的交界處形成聲波反射，進(jìn)而獲取檢測結(jié)果。在這個(gè)過程中，聲能在耦合液的保護(hù)下，絕大部分都會(huì)進(jìn)入到焊接部位當(dāng)中，最大限度的避免了聲能的浪費(fèi)。如果焊接部位存在缺陷的話，在缺陷部位就會(huì)產(chǎn)生明顯的聲波反射現(xiàn)象，同時(shí)另一部分聲能在傳播到焊接地面時(shí)會(huì)發(fā)生反射。液體浸潤法當(dāng)中的探頭與焊接表面不發(fā)生直接接觸，這樣就使得超聲波在發(fā)射和接收過程中具有極高的穩(wěn)定性，繼而提升檢測的效率。

4 電磁超聲無損檢測技術(shù)的應(yīng)用

在溫度較高或較低的檢測環(huán)境當(dāng)中，對(duì)超聲波檢測的干擾因素也會(huì)隨之增多，并且在這種特殊環(huán)境下，往往都需要使用非接觸式檢測，在這種情況下電磁超聲無損檢測技術(shù)受到了越來越多業(yè)內(nèi)人士的重視。電磁超聲無損檢測技術(shù)與傳統(tǒng)超聲無損檢測技術(shù)的最大區(qū)別就在于超聲傳感器對(duì)超聲波的激發(fā)手段。傳統(tǒng)的超聲無損檢測技術(shù)是通過壓電晶片來激發(fā)超聲波的，超聲波在壓電晶片當(dāng)中產(chǎn)生，之后通過液體耦合劑的保護(hù)作用傳遞到待檢測焊接處中。而電磁超聲無損檢測技術(shù)是通過EMAT線圈和渦流磁場的作用，進(jìn)而產(chǎn)生出一種洛倫茲力，利用這種電磁耦合的原理來激勵(lì)和接收超聲波。電磁超聲無損檢測技術(shù)能夠提升探頭的掃描能力，實(shí)現(xiàn)非接觸式檢測，尤其在高溫或低溫環(huán)境下，耦合劑會(huì)發(fā)生揮發(fā)現(xiàn)象，電磁超聲無損檢測技術(shù)能夠忽視這些干擾因素，對(duì)測量誤差進(jìn)行最大限度的排除。

5 總結(jié)

在工業(yè)生產(chǎn)檢測技術(shù)和信息技術(shù)的共同推動(dòng)下，超聲無損檢測技術(shù)在金屬焊接材料當(dāng)中的應(yīng)用越來越深入。通過超聲無損檢測技術(shù)的合理運(yùn)用，能夠解決工業(yè)生產(chǎn)過程中的諸多難題，使金屬工業(yè)生產(chǎn)得到縱深化的發(fā)展。在本文中筆者結(jié)合目前的應(yīng)用現(xiàn)狀，對(duì)超聲無損檢測技術(shù)的具體方法進(jìn)行了詳細(xì)的論述分析，并對(duì)電磁超聲無損檢測技術(shù)進(jìn)行了介紹，望相關(guān)部門及工作人員能夠結(jié)合檢測的實(shí)際情況，進(jìn)行有效借鑒和應(yīng)用。