金屬材料焊接中超聲無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

【摘 要】超聲無損檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)非常成熟，而且在針對(duì)金屬材料焊接中的檢測(cè)也已經(jīng)普遍應(yīng)用。為了進(jìn)一步總結(jié)超聲無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，最大限度地規(guī)避金屬焊接缺陷，本文分析了超聲無損檢測(cè)技術(shù)特點(diǎn)，并歸納了一些應(yīng)用方法。希望對(duì)提高金屬材料焊接檢測(cè)效率和質(zhì)量具有借鑒和參考價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】金屬材料;焊接技術(shù);超聲無損檢測(cè)

金屬材料焊接中，很多焊點(diǎn)看似毫無破綻，卻可能存在明顯的焊接缺陷。超聲無損檢測(cè)具有便攜、探傷范圍大、檢測(cè)量值數(shù)據(jù)輸出快等特點(diǎn)，更適合在針對(duì)金屬焊接缺陷中應(yīng)用?，F(xiàn)作如下分析。

一、超聲無損檢測(cè)技術(shù)特點(diǎn)

在針對(duì)金屬材料焊接效果的檢測(cè)中，無損檢測(cè)是主要的檢測(cè)方法。通常情況下，可直接以肉眼檢查觀察焊接位置的接口完整度，是宏觀檢驗(yàn)的一種普遍方式。而用射線照相探傷、超聲波探傷、磁粉探傷、滲透探傷、渦流探傷等儀器檢測(cè)，同時(shí)具備了無損檢測(cè)的各種優(yōu)勢(shì)[1]。肉眼宏觀檢測(cè)不可能完全準(zhǔn)確，而使用儀器則能夠給出精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)判斷，對(duì)焊接部位的盲點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果也更具可信度。

超聲無損檢測(cè)，需要根據(jù)金屬材料的性質(zhì)來判斷焊接標(biāo)準(zhǔn)。總體來看，超聲波頻率超過人耳聽覺，是頻率高于20千赫茲的聲波。采用超聲無損檢測(cè)技術(shù)，用于對(duì)金屬材料的焊接效果探傷，超聲頻率控制在25兆赫茲以內(nèi)即可，其中1-5兆赫茲幾乎適用于所有普通金屬材料。

利用超聲無損檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)較為明顯，而且早已經(jīng)應(yīng)用于診斷金屬材料焊接效果的檢測(cè)中。超聲檢測(cè)數(shù)據(jù)更為客觀和準(zhǔn)確，而且也便于給出標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定值。由于超聲波探傷的探測(cè)距離較大，探傷裝置體積更小，所以在很多施工項(xiàng)目中便于攜帶且適合各種環(huán)境。施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)鋼筋焊接進(jìn)行超聲無損探傷，檢測(cè)速度相對(duì)更快，而且探傷過程也只磨損了探頭，消耗了少量耦合劑，相對(duì)的檢測(cè)費(fèi)用更低，故而在很多建筑工程項(xiàng)目中，檢測(cè)金屬材料的焊接工藝是否達(dá)標(biāo)時(shí)，多采用超聲無損檢測(cè)技術(shù)。

二、金屬材料焊接中超聲無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

（一）焊縫檢測(cè)

焊縫中常見的缺陷有：氣孔、夾渣、未焊透、未熔合和裂紋等，根據(jù)（CSK-IA、CSK-ⅢA）準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)試塊。首先觀察外觀，而后完成致密性試驗(yàn)和水壓強(qiáng)度試驗(yàn)。再對(duì)焊縫射線照相，使用超聲波探傷或磁力探傷。返修規(guī)定主要是依據(jù)焊接金屬材料而定，具體情況具體對(duì)待，總之要盡量降低返修次數(shù)。尤其在設(shè)備安裝或廠房建設(shè)中，由于中大量使用鋼結(jié)構(gòu)，無損檢測(cè)是保證鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量的重要方法，故而更要嚴(yán)格執(zhí)行統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[2]。雖然目前尚未有研究證明超聲無損檢測(cè)可以完全判斷任何金屬材料的焊接缺陷性質(zhì)，但是也可以盡量根據(jù)檢測(cè)儀器的反饋數(shù)據(jù)，綜合反射波高度和缺陷波形狀來判斷焊接標(biāo)準(zhǔn)。

由于每一種金屬材質(zhì)的性質(zhì)都并不完全相同，所以在選擇耦合劑時(shí)，更應(yīng)該綜合考量黏度、流動(dòng)性、附著力、對(duì)金屬材料的腐蝕性問題，以及是否便于清洗。在探傷操作過程中可以綜合選擇粗探傷和精探傷。為了大概了解金屬材料焊接位置的缺陷，以及金屬材料焊接缺陷的分布狀態(tài)，可以初次探傷時(shí)選擇粗探傷。如果未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷，可以采用定量和定位的精探傷方法。使用鋸齒形掃查、左右掃查、前后掃查、轉(zhuǎn)角掃查、環(huán)繞掃查等幾種掃查方式，從而便于發(fā)現(xiàn)各種金屬材料可能存在的焊接缺陷。

（二）檢測(cè)設(shè)備

HY-30超聲波探傷儀，增益范圍達(dá)到了110dB，頻帶寬度為0.4～20.0MHz，探測(cè)范圍可以控制在0～6000.0mm以內(nèi)。一般金屬焊接的面積不超過這一范圍，可精準(zhǔn)測(cè)量焊接接口處的密實(shí)度。而且HY-30超聲波探傷儀達(dá)到了56dB以上（深200mmΦ2平底孔），分辨率也高于40dB，動(dòng)態(tài)范圍在32dB以上。水平線誤差值小于<0.1%，垂直線誤差值小于3%，噪聲電平也低于10%，更適合針對(duì)金屬材料焊接情況的檢測(cè)。尤其金屬焊接檢測(cè)模式包括了單探頭、雙晶探頭、穿透探頭，選用了可變脈沖發(fā)生器，衰減器精度可控制在±1dB/12dB以內(nèi)，數(shù)字抑制在80%以內(nèi)切不影響線性與增益。

可根據(jù)實(shí)際金屬材料的焊縫生成自定義探傷工藝，自動(dòng)生成DAC、AVG、分貝DAC 曲線圖，取樣點(diǎn)不受限制，對(duì)金屬焊接補(bǔ)償值與修正值的確定更準(zhǔn)，曲線隨增益自動(dòng)浮動(dòng)，隨聲程自動(dòng)擴(kuò)展。缺陷回波包括：水平、垂直、距離、dB當(dāng)量值等關(guān)鍵數(shù)值的實(shí)時(shí)顯示，而且焊縫剖面顯示圖更為精準(zhǔn)。尤其峰值記憶和包絡(luò)功能，為尋找較高波形提供了便捷，也就更容易發(fā)現(xiàn)焊接盲點(diǎn)。

（三）輔助檢測(cè)

超聲無損技術(shù)，在針對(duì)金屬材料焊接中的運(yùn)用，檢測(cè)人員需要以實(shí)際檢測(cè)情況選用更為適合的檢測(cè)方案?？梢栽谶x用超聲無損檢測(cè)之后，同時(shí)參考雷達(dá)波檢測(cè)結(jié)果和磁粉探傷檢測(cè)結(jié)果，對(duì)金屬焊接效果作出更為客觀的綜合判斷。超聲無損檢測(cè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，主要是對(duì)金屬材料焊接定位更準(zhǔn)確，而且識(shí)別性更強(qiáng)。

如果一些特殊金屬材質(zhì)，所得無損檢測(cè)數(shù)據(jù)前后偏差值較大，可以用紅外線成像技術(shù)探查接縫處。由于金屬材質(zhì)的導(dǎo)熱性能不同，在一些特殊環(huán)境下，紅外成像儀檢測(cè)的輻射信號(hào)范圍更廣且具象化輸出，可以作為金屬焊接效果的輔助判斷依據(jù)[3]。更適合與超聲無損技術(shù)聯(lián)合使用，更為精準(zhǔn)地判斷金屬材質(zhì)的焊接工藝是否達(dá)標(biāo)。雖然無損檢測(cè)技術(shù)更便于針對(duì)金屬材質(zhì)焊接進(jìn)行檢驗(yàn)，但是由于檢測(cè)結(jié)果受環(huán)境影響產(chǎn)生的誤差或偏差也比較明顯，所以建議實(shí)際應(yīng)用中考慮結(jié)合其他檢測(cè)技術(shù)，最大限度地提高檢測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)度。

結(jié)語

綜上所述，超聲無損檢測(cè)技術(shù)特點(diǎn)是便攜性好、探傷范圍大、檢測(cè)量值數(shù)據(jù)輸出更快。針對(duì)金屬材料焊接中出現(xiàn)氣孔、夾渣、未焊透、未熔合、裂紋等缺陷，具有較為精準(zhǔn)的檢測(cè)效果。建議在使用超聲無損檢測(cè)技術(shù)對(duì)金屬材料焊接進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，注重分析金屬材質(zhì)特性，從而甄選耦合劑并完成焊縫檢測(cè)，甄選檢測(cè)設(shè)備并在必要時(shí)選用輔助檢測(cè)數(shù)據(jù)作為參考。

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作者簡(jiǎn)介：

張若雯（1994.07）女，漢，遼寧省，沈陽市人，本科，遼寧石油化工大學(xué)，測(cè)控技術(shù)與儀器（檢測(cè)方向）。

（作者單位：遼寧石油化工大學(xué)）