金屬材料焊接中超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

張平

德陽(yáng)天元重工股份有限公司 四川德陽(yáng) 618000

金屬材料具有強(qiáng)度高、材質(zhì)均勻、塑性韌性好、制造方面等特點(diǎn)，廣泛的應(yīng)用在電力、交通、建筑、航空航天等各行各業(yè)中。焊接是金屬材料重要的加工工藝，通用采用局部加熱或者加壓的方式，借助金屬材料內(nèi)部原子之間的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)與結(jié)合，將兩個(gè)分離的工件連接成為一個(gè)整體。但是，金屬材料的焊接過(guò)程中，非常容易產(chǎn)生焊接變形及殘余應(yīng)力，造成焊接后的工件出現(xiàn)裂紋、氣孔、夾渣以及未熔合等缺陷。金屬材料的焊接缺陷往往會(huì)降低工件的加工精度和承載能力，嚴(yán)重影響了工件的使用性能。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)可以在不破壞工件的基礎(chǔ)上，對(duì)材料和零部件的內(nèi)部和表面進(jìn)行缺陷檢測(cè)，對(duì)缺陷進(jìn)行定性分析與定量評(píng)價(jià)?；诔暡ǖ臒o(wú)損檢測(cè)技術(shù)在金屬焊縫缺陷檢測(cè)領(lǐng)域有著巨大的優(yōu)勢(shì)，利用從待檢測(cè)工件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的“端角”和“端點(diǎn)”處得到的衍射能量來(lái)對(duì)內(nèi)部缺陷進(jìn)行定性和定量分析。本文采用超聲TOFD方法檢測(cè)金屬材料焊接內(nèi)部缺陷，在分析金屬材料焊接缺陷常用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上，分析超聲TOFD方法的優(yōu)勢(shì)，并結(jié)合實(shí)例驗(yàn)證該方法的有效性。

1 超聲無(wú)損檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)

通過(guò)對(duì)超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的原理的了解，可知超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)原理簡(jiǎn)單，造價(jià)低。超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的運(yùn)用促進(jìn)了當(dāng)代工業(yè)、機(jī)械以及各種金屬制造的發(fā)展。首先，超聲無(wú)損技術(shù)在檢測(cè)過(guò)程中不會(huì)破壞金屬的特性。換言之，在檢測(cè)的過(guò)程中是自動(dòng)的識(shí)別出金屬內(nèi)部存在的缺陷，從某種意義上來(lái)說(shuō)，這種技術(shù)是不存在任何風(fēng)險(xiǎn)性的。其次，超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)速度快。眾多科學(xué)家在研究之后表明，在檢測(cè)的過(guò)程，超聲波會(huì)精確地檢測(cè)出金屬內(nèi)部存在的問(wèn)題，比如金屬的接口處連接不齊、凹陷和松動(dòng)等問(wèn)題，這些問(wèn)題在工業(yè)生產(chǎn)上都是絕對(duì)不允許出現(xiàn)。倘若出現(xiàn)這些生產(chǎn)上的失誤后期就會(huì)變得很難完善。如果不利用超聲波識(shí)別技術(shù)，僅選用人為識(shí)別，不僅降低了生產(chǎn)效率，而且還會(huì)嚴(yán)重影響生產(chǎn)質(zhì)量。在運(yùn)用了這種新型技術(shù)以后，它的識(shí)別效果精確、快速，大大提高了企業(yè)的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)質(zhì)量。與傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)相比，超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)充分體現(xiàn)出來(lái)。由此可見，運(yùn)用超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在當(dāng)代金屬制造業(yè)發(fā)展中具有重大意義[1]。

2 超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在金屬焊接中的具體作用

2.1 能夠檢測(cè)出金屬材料在材質(zhì)方面的缺陷

金屬材料是金屬焊接過(guò)程中的操作對(duì)象，但是如果金屬材料在材質(zhì)上存在一定的問(wèn)題，那么這樣的焊接過(guò)程就會(huì)失去意義，所以必須在焊接前對(duì)金屬材料的材質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)。雖然有些方面在使用金屬材料時(shí)對(duì)其材質(zhì)沒(méi)有較高的要求，但是作為加工方應(yīng)該對(duì)金屬材質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)以確定材料的層次，進(jìn)而在焊接過(guò)程中使用不熔的焊接方法，比如有的材料內(nèi)部材質(zhì)不夠均勻，那么在焊接時(shí)必須增加焊料或者采用其它措施來(lái)確保焊口的質(zhì)量。通過(guò)超聲無(wú)損檢測(cè)可以判斷金屬材料在材質(zhì)方面的缺陷，其檢測(cè)方向主要包括材料材質(zhì)的均勻性、是否含有雜質(zhì)以及是否存在氣孔等方面，在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，一些金屬材料生產(chǎn)商為了謀求更大的利益通常會(huì)在生產(chǎn)過(guò)程中減少金屬材料的使用，但是由于檢測(cè)手段的落后使這些不良產(chǎn)品進(jìn)入了市場(chǎng)流通中，進(jìn)而埋下了嚴(yán)重的安全隱患。超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)可以在這一方面發(fā)揮重要的檢測(cè)作用，使金屬材料的等級(jí)、用途等獲得明確標(biāo)識(shí)。

2.2 靈活選擇合理超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)方法

金屬材料焊接過(guò)程當(dāng)中都可能會(huì)產(chǎn)生各種各樣缺陷問(wèn)題，工作人員運(yùn)用超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)根據(jù)金屬材料缺陷問(wèn)題，要根據(jù)金屬材質(zhì)尺寸形狀，以及性質(zhì)差異等等靈活以及合理選擇超聲無(wú)損方法，其次，金屬材料進(jìn)行焊接之后，應(yīng)當(dāng)切實(shí)保障超聲波檢測(cè)技術(shù)人員通信暢通性，檢測(cè)技術(shù)人員之間可以進(jìn)行即時(shí)交流與溝通，同時(shí)可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換或者交流測(cè)試結(jié)果，這樣對(duì)于提升超聲檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量以及效果具有重要意義。另外，要及時(shí)對(duì)于金屬材料進(jìn)行修正，有效處理焊縫問(wèn)題，保障焊接總體質(zhì)量。除此之外，金屬材料焊接過(guò)程當(dāng)中，要結(jié)合材料選擇合適焊接時(shí)間[2]。

2.3 電磁超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

在溫度較高或較低的檢測(cè)環(huán)境當(dāng)中，對(duì)超聲波檢測(cè)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(cè)，在這種情況下電磁超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)受到了越來(lái)越多業(yè)內(nèi)人士的重視。電磁超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)與傳統(tǒng)超聲無(wú)損檢測(cè)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(wú)損檢測(cè)技術(shù)是通過(guò)壓電晶片來(lái)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(guò)液體耦合劑的保護(hù)作用傳遞到待檢測(cè)焊接處中。而電磁超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是通過(guò)EMAT線圈和渦流磁場(chǎng)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(lái)激勵(lì)和接收超聲波。電磁超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)能夠提升探頭的掃描能力，實(shí)現(xiàn)非接觸式檢測(cè)，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(wú)損檢測(cè)技術(shù)能夠忽視這些干擾因素，對(duì)測(cè)量誤差進(jìn)行最大限度的排除[3]。

3 結(jié)語(yǔ)

金屬材料焊接過(guò)程中因?yàn)椴牧显蚝腿藶橐蛩貢?huì)造成各種類型的缺陷，超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)金屬材料焊接缺陷的無(wú)損檢測(cè)。本文在分析金屬材料焊接缺陷無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)闡述超聲波檢測(cè)技術(shù)原理，探究基于超聲TOFD技術(shù)焊縫缺陷檢測(cè)，并結(jié)合金屬焊接中不同的缺陷驗(yàn)證超聲TOFD檢測(cè)技術(shù)的有效性。