超聲無損檢測技術(shù)在金屬材料焊接中的應(yīng)用研究

王曼娜

（天津市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測技術(shù)研究院檢測技術(shù)研究中心，天津 300232）

超聲無損檢測技術(shù)是一種現(xiàn)代較為新型的金屬材料探傷檢測技術(shù)，其能夠利用在金屬材料內(nèi)部形成聲波，同時不會損傷金屬材料本身。超聲無損檢測技術(shù)的目的是確保金屬材料焊接后的穩(wěn)定性，同時實現(xiàn)精準(zhǔn)檢測。在檢測時，其他檢測技術(shù)會對材料本身造成一定的損害，例如通過取樣檢測，需要采集一定的材料部分作為檢測的對象，而檢測過程是不可逆的損傷。超聲無損檢測技術(shù)的出現(xiàn)正好解決了檢測與保護(hù)的矛盾問題，最大程度地將檢測的主要目的與其副作用進(jìn)行調(diào)和。在金屬材料焊接中，超聲無損檢測技術(shù)的應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實意義[1]。

1 超聲檢測概述

超聲檢測法，又被稱作為脈沖反射法超聲檢測，其技術(shù)核心在于使用超聲波在介質(zhì)內(nèi)部傳播，當(dāng)出現(xiàn)介質(zhì)變化，便會產(chǎn)生全反射或部分反射。超聲檢測法的常用場景：超聲檢測法可以有效確定焊接頭內(nèi)部的缺陷，對接觸面性質(zhì)缺陷檢出率很高，可以確定缺陷的空間位置，穿透能力強(qiáng)，在實際使用中，面對100 mm 以上的大厚度零部件進(jìn)行檢測時，可以有效定位缺陷。

對于超聲無損檢測工作，其工序流程主要有：

（1）確定對應(yīng)的檢測標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)的質(zhì)量控制文件；

（2）相關(guān)工作接受監(jiān)管，對應(yīng)人員資格齊全；

（3）對檢測器材與設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)，確保設(shè)備運行穩(wěn)定；

（4）進(jìn)行現(xiàn)場檢測工作，并完成檢測過程中的數(shù)據(jù)記錄；

（5）對檢測獲取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行評估；

（6）檢測實施人員填寫檢測報告與評定反饋單；

（7）管理人員完成對檢測數(shù)據(jù)以及相關(guān)資料的整理；

（8）對工程現(xiàn)場的相關(guān)質(zhì)量狀況以及存在問題進(jìn)行歸納；

（9）施工人員在接到對應(yīng)的質(zhì)量反饋單后，需要根據(jù)對應(yīng)的內(nèi)容完成返修工作；

（10）對相應(yīng)檢測位置進(jìn)行反復(fù)檢測。

2 超聲無損檢測技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢與局限性

2.1 應(yīng)用優(yōu)勢

超聲無損檢測技術(shù)在金屬焊接中的應(yīng)用優(yōu)勢主要有以下幾個方面：

第一，無損。超聲無損檢測技術(shù)的應(yīng)用是利用超聲波的傳播特性來完成被檢測對象的檢測工作，對超聲波在進(jìn)入被檢測對象以后發(fā)生的傳播方向改變進(jìn)行分析，以此確定被檢測對象的質(zhì)量缺陷。超聲無損檢測技術(shù)的應(yīng)用不會對被檢測試件造成任何的損傷[2-5]。

第二，準(zhǔn)確性高。超聲無損檢測技術(shù)在檢測金屬焊接質(zhì)量的過程中，可以達(dá)到100%的檢測精確度，具有很高的檢測可靠性。是目前使用最為廣泛的金屬焊接檢測技術(shù)。另外，超聲無損檢測技術(shù)具有很強(qiáng)的穿透力，可以對體積比較大、厚度比較厚的金屬焊接試件進(jìn)行檢測，而且可以對被檢測試件的質(zhì)量缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確的定位。

第三，操作簡單。超聲無損檢測的設(shè)備十分輕便，可以隨用隨取，并且檢測操作簡單、檢測速度快，檢測過程中不會對周圍的生產(chǎn)環(huán)境造成任何影響。同時，超聲無損檢測的成本很低，具有很好經(jīng)濟(jì)性。

2.2 應(yīng)用局限性

雖然超聲無損檢測技術(shù)已經(jīng)十分成熟，并且廣泛的被應(yīng)用到金屬材料的焊接檢測工作中。但是，超聲無損檢測技術(shù)在實際的應(yīng)用中依然有一定的局限性。首先，超聲無損檢測技術(shù)的應(yīng)用必須要有明確的檢測目的，只有先對金屬材料焊接的質(zhì)量問題進(jìn)行準(zhǔn)確的定量和定性，才能利用超聲無損檢測技術(shù)對其進(jìn)行相應(yīng)的檢測，盲目的檢測經(jīng)常無法得到準(zhǔn)確的結(jié)果，并且影響檢測效率。其次，超聲無損檢測技術(shù)對于一些形狀復(fù)雜的金屬材料焊接試件，檢測的結(jié)果往往得不到有效的保證，例如不規(guī)則的立體金屬加工試件等。超聲無損檢測技術(shù)在對這類金屬焊接試件進(jìn)行檢測的時候，超聲波的傳播會受到試件不規(guī)則形狀的影響，影響超聲波的正常傳播，從而造成檢測結(jié)果失準(zhǔn)的問題。最后，金屬材料的晶粒度等固有屬性會對超聲無損檢測的結(jié)果造成一定的影響，并且部分超聲無損檢測的結(jié)果不直觀，不適合檢測金屬材料焊接試件的部分缺陷位置等，對于金屬材料焊接質(zhì)量的評價價值不是很高。

3 超聲無損檢測技術(shù)在金屬材料焊接中的實際應(yīng)用

3.1 對金屬材料的材質(zhì)缺陷進(jìn)行檢測

金屬焊接的操作主體是金屬材料，金屬材料自身的材質(zhì)問題對金屬焊接的質(zhì)量和焊接完成后的金屬構(gòu)件使用性能都會造成直接影響。為此，在對金屬材料進(jìn)行焊接操作之前，相關(guān)的技術(shù)人員可以使用超聲無損檢測技術(shù)對需要進(jìn)行焊接操作的金屬材料的材質(zhì)先進(jìn)行有效的探傷檢測。通過超聲無損檢測可以對金屬材料的材質(zhì)質(zhì)量有一個清晰的了解，保證其材質(zhì)質(zhì)量能夠滿足金屬材料焊接的工藝要求，滿足金屬焊接構(gòu)件的使用性能，同時根據(jù)金屬材料材質(zhì)的質(zhì)量不同選用合適的金屬焊接工藝，以此提高金屬焊接的操作效率以及焊接質(zhì)量。超聲無損檢測技術(shù)在檢測金屬材料的材質(zhì)缺陷過程中，主要需要對金屬材料的均勻性和內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測。如果發(fā)現(xiàn)金屬材料的材質(zhì)存在一定的不均勻性，在對其進(jìn)行金屬焊接的時候，就需要適當(dāng)?shù)脑黾雍噶?，以此保證金屬材料焊接口處的銜接程度，以免出現(xiàn)焊漏或者銜接不良的問題。市場上，部分金屬材料供應(yīng)商為了獲得更大的經(jīng)濟(jì)利益，會將一些質(zhì)量不合格的金屬材料銷售給加工企業(yè)，導(dǎo)致加工后的金屬構(gòu)件使用性能下降，無法滿足用戶的使用需求，對加工企業(yè)的聲譽(yù)造成嚴(yán)重影響。而超聲無損檢測技術(shù)的應(yīng)用，則可以對金屬材料的材質(zhì)進(jìn)行全面的檢測，保證其質(zhì)量合格，能夠達(dá)到相關(guān)的使用要求，讓部分存在僥幸心理的不法供應(yīng)商沒有可乘之機(jī)。

3.2 對金屬焊接中存在的焊接缺陷進(jìn)行檢測

金屬材料在經(jīng)過焊接以后，由于金屬材料自身材質(zhì)問題和焊接工藝問題的影響，或多或少都會有一定數(shù)量的金屬焊接構(gòu)件出現(xiàn)焊接質(zhì)量問題，存在一定的宏觀缺陷問題或者微觀缺陷問題，影響金屬焊接的質(zhì)量。其中，金屬材料焊接過程中出現(xiàn)的宏觀缺陷問題，主要是金屬材料發(fā)生了物理方面的變化，例如金屬材料的表面平整度問題或者厚度問題等，都會對金屬材料的焊接質(zhì)量造成一定的不良影響。尤其是一些熔點比較低的金屬材料在高溫加熱以及外部環(huán)境溫度的作用下，會發(fā)生不同程度的熔化現(xiàn)象，從而導(dǎo)致金屬材料的厚度出現(xiàn)不均勻的問題。

金屬材料的焊接過程中需要使用焊料進(jìn)行相應(yīng)的操作，焊料在使用的過程中可能會順著金屬材料的焊縫向下流動，并且附著在金屬材料的表面上，也會造成金屬材料的厚度出現(xiàn)變化。所以，為了對這些金屬材料焊接過程中發(fā)生的細(xì)小變化進(jìn)行有效的檢測，就需要檢測工作人員使用超聲無損檢測技術(shù)對金屬表面的平整度和金屬材料的焊接厚度等焊接質(zhì)量問題進(jìn)行檢測，以此保證金屬焊接的質(zhì)量[6]。

通常金屬材料的微觀缺陷很難被檢測出來，并且無法通過肉眼或者檢測工具進(jìn)行直接的檢測。這時，就需要根據(jù)檢測項目的不同選擇合適的超聲無損檢測方法，對金屬材料的微觀缺陷進(jìn)行細(xì)致的檢測，以此保證金屬焊接的質(zhì)量。金屬材料焊接中所出現(xiàn)的微觀缺陷在不同的用途和使用中具有不同的要求，對于一些對整體性和完整性要求較高的工程而言，金屬材料焊接的微觀缺陷可以忽略不計，但是對于一些對金屬構(gòu)件的精密性要求較高的工程而言，金屬材料焊接的微觀缺陷就顯得十分重要，這個時候就可以凸顯出超聲無損檢測的重要性，其不會對金屬材料的外觀和特性等造成影響，還可以更好的發(fā)現(xiàn)金屬材料的焊接微觀缺陷。

4 超聲無損檢測過程中的質(zhì)量控制

4.1 檢測要素的質(zhì)量控制

在進(jìn)行超聲無損檢測過程中，需要對可能影響檢測質(zhì)量的各項要素進(jìn)行有效控制。首先就要對參與檢測工作的人員進(jìn)行資質(zhì)審核，檢測實施人員需要有著成熟的檢測操作能力，可熟練使用相關(guān)設(shè)備。同時，需要有一定的實際工作經(jīng)驗。二者，對于相應(yīng)的檢測設(shè)備也要確保其質(zhì)量，需要使用我國相關(guān)機(jī)構(gòu)規(guī)定的檢測設(shè)備來完成檢測工作。其次，檢測對應(yīng)的時機(jī)需要有效把控，在檢測過程中需要對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效記錄。再次，對工藝卡的利用需要有嚴(yán)格控制，使其對校準(zhǔn)工作有著充分影響力。此外，實際檢測過程中，對于檢測技術(shù)需要有著足夠的保障，需要在相關(guān)規(guī)定范圍內(nèi)進(jìn)行。最后，相關(guān)檢測人員在無損檢測實施過程中，需要對檢測過程進(jìn)行有效控制，參照工藝卡對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行實時反饋。

4.2 檢測過程中的質(zhì)量控制

（1）檢測實施前。金屬材料焊接的無損檢測工作，需要對檢測流程的實施質(zhì)量進(jìn)行有效保障。在實施檢測工作前，相關(guān)人員需要進(jìn)行充分的學(xué)習(xí)，掌握靈活的檢測技能，對所需要使用的設(shè)備要有著足夠的技巧與熟練度。管理部門需要確定每一個檢測人員的工作細(xì)則與相關(guān)任務(wù)，對可能出現(xiàn)的意外狀況有著足夠的控制，完成對工作人員專業(yè)性以及工藝卡使用技巧的培訓(xùn)工作[7]。

（2）檢測實施中，實施無損檢測的工作人員在進(jìn)行檢測工作時，需要嚴(yán)格遵照相關(guān)規(guī)定，以規(guī)定的工藝說明來完成對應(yīng)的檢測工作，檢測時需要實時進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄與存儲備份，嚴(yán)格對照工藝卡相關(guān)參數(shù)。質(zhì)量監(jiān)督人員需要在檢測實施人員進(jìn)行檢測時，保持工作跟蹤，對其檢測進(jìn)度與質(zhì)量進(jìn)行充分控制，強(qiáng)化在檢測工作時對人員的管理工作，注重其工作能力與責(zé)任意識。

（3）檢測后。在使用超聲檢測法完成金屬材料焊接的焊接質(zhì)量檢測工作后，相關(guān)人員需要完成對檢測后的質(zhì)量控制工作，對檢測完成后的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合對比，對檢測時所形成的檢測結(jié)果進(jìn)行認(rèn)真核查，找出其中可能存在的任何焊接質(zhì)量問題，確保金屬材料在長期使用中穩(wěn)定與可靠。同時，為了避免檢測遺漏并找到那些在檢測時未發(fā)現(xiàn)問題，需要進(jìn)行定期化的復(fù)檢工作。

5 結(jié)束語

綜上所述，超聲無損檢測技術(shù)在金屬材料焊接的質(zhì)量檢測上發(fā)揮出其重要價值。其依靠自身的優(yōu)勢逐漸取代傳統(tǒng)的檢測技術(shù)，但在應(yīng)用無損檢測技術(shù)過程中，還應(yīng)根據(jù)實際情況選擇合適的檢測方法，如針對不同的物體屬性，在選取探頭時要保證能掃到所有的焊接部位，針對超聲檢測本身存在的檢測盲區(qū)等局限性，應(yīng)通過反復(fù)實驗與研究提升其檢測的精準(zhǔn)度，以發(fā)揮其最大化作用。