焊接裂紋的無損檢測技術(shù)探討

鄭銀龍

（鄭州國電機械設(shè)計研究所有限公司，河南 鄭州 450000）

無損檢測技術(shù)是現(xiàn)代社會生產(chǎn)中一種常見的檢測技術(shù)方法，無損檢測技術(shù)在當前社會中應(yīng)用比較廣泛、包括材料制造領(lǐng)域、數(shù)字化技術(shù)領(lǐng)域、工程建造領(lǐng)域。通過無損檢定技術(shù)的有效應(yīng)用很大程度上提高了檢測精度，并且能夠保持檢測物體完好。而在當前工業(yè)生產(chǎn)中，焊接工藝實施至關(guān)重要，利用無損檢測技術(shù)可以有效的完成焊接工藝裂紋檢測，保證焊接工藝良好實施[1]。

1 無損檢測技術(shù)的簡要闡述

1.1 無損檢測技術(shù)概述

無損檢測技術(shù)具體就是指“無損害檢測技術(shù)”。不對檢測物體的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)進行破壞，而實現(xiàn)精準檢測是無損檢測的主要優(yōu)勢。無損檢測技術(shù)是一項集成化的檢測技術(shù)，只要檢測技術(shù)不對物體造成損害而直接獲取物體檢測信息就可以稱之為無損檢測技術(shù)，而隨著現(xiàn)代檢測技術(shù)的發(fā)展，當前無損檢測技術(shù)已經(jīng)發(fā)展為多種技術(shù)方法，其中包括超聲檢測、射線檢測、磁粉檢測、滲透檢測、紅外檢測以及激光檢測等。并且隨著社會發(fā)展對檢測工藝的要求不斷增加，無損檢測技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛。尤其是在高新技術(shù)設(shè)備研究中，由于現(xiàn)代設(shè)備更注重微型化發(fā)展，設(shè)備不方便拆卸所以選擇無損檢測技術(shù)更加方便，也更加高效。傳統(tǒng)的檢測方法需要對檢測設(shè)備或者檢測部件進行拆卸分解，所以不適應(yīng)現(xiàn)代社會的發(fā)展。而在未來檢測技術(shù)中無損檢測技術(shù)應(yīng)用也將越來越廣泛。

1.2 無損檢測技術(shù)的主要特點

無損檢測技術(shù)是一種新型的檢測技術(shù)，主要應(yīng)用了光學(xué)、聲學(xué)、磁學(xué)等特性進行物體性質(zhì)檢測，其主要特點包括以下幾方面內(nèi)容：

首先，無損檢測技術(shù)具有非破壞性特點。非破壞性特點也是無損檢測技術(shù)的主要優(yōu)勢特點，在無損檢測技術(shù)實施是無需對檢測物體進行破壞，保證了物體的完整性。

其次，無損檢測技術(shù)具有全面性的特點，其全面性特點主要體現(xiàn)在兩個方面。一方面，傳統(tǒng)檢測技術(shù)中包括物體物理性質(zhì)檢測和物體化學(xué)性質(zhì)檢測兩種，一般情況下兩方面性能檢測都要進行破壞性試驗，如物體易碎程度檢測就要進行物體破壞。所以，在傳統(tǒng)的檢測技術(shù)中不同的物體性質(zhì)檢測要使用到不同的物體檢定檢測方法。而使用無損檢定檢測技術(shù)就可以針對不同檢測情況進行高效的檢測。另外一方面，現(xiàn)代無損檢測技術(shù)種類越來越多，也在一定程度上提升了無損檢測技術(shù)的全面性。

第三，無損檢測技術(shù)具有便捷性的特點，無損檢測技術(shù)應(yīng)用中只需要使用無損檢測設(shè)備即可，不需要使用大量的試劑溶液、也無需做過多的檢測處理，很大程度上提高了檢測的精度。

第四，無損檢測技術(shù)具有可靠性高的特點。與其他傳統(tǒng)檢測技術(shù)相比，無損檢測技術(shù)的影響因素相對比較小，所以自身的檢測精度比較高、穩(wěn)定性也比較高[2]。

2 焊接工藝中裂紋現(xiàn)象的產(chǎn)生原因

在焊接工藝實施中裂紋現(xiàn)象比較常見，也直接影響到了焊接工藝質(zhì)量。所以，在實際的焊接工藝實施中對于裂紋現(xiàn)象的檢測和處理十分關(guān)鍵。當前，焊接工藝出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象包括以下幾種情況：①焊接工藝實施中很有可能產(chǎn)生焊接熱裂紋現(xiàn)象。焊接熱裂紋出現(xiàn)是由于焊接工藝實施后，焊接縫結(jié)晶現(xiàn)象引起。在實際的焊接工藝實施中，焊接材質(zhì)S、P 含量超標，就會導(dǎo)致實際的焊接結(jié)晶中出現(xiàn)裂紋問題。②在焊接工藝具體實施中也會出現(xiàn)冷裂紋現(xiàn)象。與熱裂紋現(xiàn)象相比，焊接冷裂紋問題的產(chǎn)生速度要更慢，在焊接工藝實施后一段時間內(nèi)才會出現(xiàn)冷裂紋，所以焊接工藝中冷裂縫現(xiàn)象也被稱作為焊接延遲裂紋。在焊接工藝具體實施中，氫含量越大就會導(dǎo)致焊接冷裂紋出現(xiàn)越嚴重。焊接工藝實施中要溶解掉大量的含氫元素，如果焊接接頭位置的含氫量過大就會導(dǎo)致含氫氣體滯留在焊接接頭位置，而氫氣體的增加就會增加焊接接頭位置的氣體應(yīng)力，從而造成了焊接接頭位置的裂紋現(xiàn)象。另外，焊接工藝實施中焊接接頭位置出現(xiàn)的不均勻受熱現(xiàn)象也會導(dǎo)致焊接裂紋出現(xiàn)。③在焊接工藝實施中，焊接人員的技術(shù)操作方法失誤、焊接不到位問題都會造成焊接裂紋現(xiàn)象。

在焊接工藝中，焊接裂紋不僅影響到單個焊接產(chǎn)品的質(zhì)量，更是直接影響到焊接工藝產(chǎn)品的實際應(yīng)用，甚至是直接導(dǎo)致應(yīng)用工程或者工業(yè)生產(chǎn)陷入危機的重要原因，所以在當前焊接工藝實施中對于焊接裂紋問題的檢測和解決非常關(guān)鍵，直接決定了焊接工藝的有效實施。

3 無損檢測技術(shù)在焊接裂紋檢測中的具體應(yīng)用

3.1 磁粉檢測技術(shù)在焊接裂紋中具體應(yīng)用

3.1.1 磁粉無損檢測技術(shù)

磁粉無損檢測技術(shù)是一種常見的無損檢測技術(shù)，其主要檢測原理是應(yīng)用了物體的磁特性。在物體檢測中，如果物體存在缺陷裂紋問題，其缺陷裂紋位置的磁特性就會與材料基體的磁特性有所區(qū)別，物體本身的磁力線也會發(fā)生變化，產(chǎn)生彎曲的磁力線也很有可能超過物體表面，在檢測中將其稱之為“漏磁場”。而在物體產(chǎn)生漏磁場后，也會對物體的磁性顆粒進行吸附，從而在物體缺陷處形成更大的一種磁痕，更根據(jù)磁痕也能夠更加精準的辨別出物體的狀態(tài)以及缺陷位置。

3.1.2 磁粉檢測技術(shù)的應(yīng)用

利用磁粉檢測技術(shù)的磁特性檢測方法，能夠高效的檢測出物體表面的裂紋以及缺陷問題。在實際焊接裂紋檢測中，使用到磁粉檢測技術(shù)非常方便，能夠有效的檢測出焊接鋼管或者鋼板裂紋問題，尤其是在層層鋼板焊接中，采用磁粉檢測技術(shù)應(yīng)該保證每焊接一次就做好一次焊接磁粉檢測，保證焊接工藝良好實施。另外，在磁粉焊接工藝檢測技術(shù)實施中控制要點主要包括以下幾方面內(nèi)容：①焊接裂紋磁粉檢測前要做好檢測位置的清潔，防止表面臟污對磁粉檢測精度造成影響。②由于磁特性會對鐵性物質(zhì)造成一定的影響，所以在進行磁粉檢測之后也要進行清洗。磁粉無損檢測技術(shù)使用非常方便，但是不適用于非鐵磁性的檢測，從而影響了磁粉無損檢測的應(yīng)用范圍[3]。

3.2 滲透檢測技術(shù)在焊接裂紋中具體應(yīng)用

3.2.1 滲透檢測技術(shù)

滲透液無損檢測技術(shù)也是一項應(yīng)用相對直接的檢測技術(shù)，在實際的物體檢測工作中，使用滲透液浸入到物體缺陷位置，滲透液會與缺陷位置形成吸附現(xiàn)象，而剩余的滲透液也能夠從被測物體的另一端留出。在使用滲透液無損檢測技術(shù)中，滲透液檢測比較方便且直觀，因為被檢測物體大多為固體，而檢測也為液體，所以對于檢測者可以通過滲透液直接觀察觀測物體缺陷情況。

3.2.2 滲透檢測技術(shù)的應(yīng)用

滲透液無損檢測技術(shù)應(yīng)用于焊接裂紋檢測中應(yīng)該注意以下幾方面內(nèi)容：①滲透液無損檢定檢測技術(shù)實施前也要做好清理工作，因為滲透液要滲透于焊接裂紋表面，如果表面臟污或者有水分殘留就會導(dǎo)致滲透檢測技術(shù)實施不合理。從而影響到滲透檢測技術(shù)實施效果[1]。②滲透檢測焊接裂紋時可以選擇使用刷涂法或噴罐法，而在焊接裂紋比較小的情況下，通常選擇使用刷土法進行檢測。③在滲透液檢測技術(shù)使用中，滲透時間非常關(guān)鍵，其中包括滲透時間以及顯像時間。一方面，滲透液時間控制要根據(jù)溫度變化而變化，溫度下降要適當?shù)脑黾訚B透時間，以防止溫度時間控制不合理影響無損檢定精度。JB4730 標準溫度條件下要求焊紋檢測的滲透液滲透時間控制在10min 以上，而溫度上升3℃～15℃后，滲透時間應(yīng)該增加2min ～3min 左右。另外一方面，JB4730 標準下，焊紋顯像的時間應(yīng)該控制在7min 之上，才能夠保證滲透檢測精準。

3.3 渦流檢測技術(shù)在焊接裂紋中具體應(yīng)用

3.3.1 渦流檢測技術(shù)

渦流檢測技術(shù)也是一種常見的焊接裂紋檢測技術(shù)之一。在物體中電磁感應(yīng)會生出密閉環(huán)狀電流，密閉環(huán)狀電流也被稱作為渦流，而物體如果出現(xiàn)缺陷物質(zhì)，其渦流也會發(fā)生變化，而由渦流產(chǎn)生的激勵磁場也會指示物體缺陷。當前，在焊接裂紋工藝檢測中，渦流工藝實施非常關(guān)鍵，也是檢測精度相對比較高焊接工藝檢測技術(shù)。

3.3.2 渦流檢測技術(shù)的應(yīng)用

在實際的焊紋檢測中，應(yīng)用的渦流檢測技術(shù)主要是常規(guī)絕對式渦流探頭，而探頭的信號接收和發(fā)送質(zhì)量是影響焊紋檢測精準度的重要因素之一，而渦流檢測技術(shù)不僅可以針對焊紋位置情況和是否存在進行檢測更是可以直接檢測焊紋的大小和深度。但是，傳統(tǒng)的絕對使探頭受到焊件表面光滑度的影響，信號質(zhì)量大大下降。另外，如果焊紋處出現(xiàn)銹蝕狀況也會影響到檢測的精度。所以，在當前渦流焊紋無損檢測技術(shù)中，通常采用特殊的點式探頭，可以在很大程度上提高檢測精度。

3.4 射線檢測技術(shù)在焊接裂紋中具體應(yīng)用

3.4.1 射線檢測技術(shù)

射線技術(shù)也是現(xiàn)代先進的技術(shù)之一，其在檢測領(lǐng)域當中的應(yīng)用也非常重要。當前，射線檢測技術(shù)中主要應(yīng)用有X 射線、γ射線和中子射線。在實際的物體檢測中，不同的物體作為傳播介質(zhì)被射線穿過時，對于射線的減弱程度不盡相同，并且同一物體中缺陷位置與本體之間存在不同的介質(zhì)特性，從而對射線的減弱程度也不相同，所以利用之一原理特點可以有效的判斷被測物體表面的缺陷問題[2]。利用射線檢測技術(shù)也是非常方便的一種焊縫檢測技術(shù)，一般在造船、電子、航空航天等設(shè)備工件焊接中經(jīng)常使用到射線檢測技術(shù)進行良好的焊接裂紋檢測。

3.4.2 射線檢測技術(shù)的應(yīng)用

在射線檢測技術(shù)應(yīng)用于焊接裂紋檢測工作中，檢測人員應(yīng)該注意射線對于被測焊接物體的射入角度控制，射入角度控制是影響到射線檢測技術(shù)應(yīng)用的重要因素之一。根據(jù)射線檢測技術(shù)應(yīng)用總結(jié)發(fā)現(xiàn)，在射線檢測技術(shù)應(yīng)用中，最好的裂紋檢測是要保證X 射線與裂紋方向平行。如果在射線檢測技術(shù)應(yīng)用中X 射線與裂紋方向發(fā)生交叉就會導(dǎo)致檢測失準，并對射線檢測圖造成影響，X 射線與裂紋方向發(fā)生交叉后射線檢測圖會發(fā)生水平變寬，也會出現(xiàn)清晰度降低的問題，從而影響到檢測的精度。而如果，X 射線與裂紋方向呈現(xiàn)垂直發(fā)展，就會導(dǎo)致實際的檢測失準，裂紋缺陷也很難檢測。另外，利用射線檢測技術(shù)一定要做好安全防護，因為射線是對人體有害的物質(zhì)。

3.5 超聲波檢測技術(shù)在焊接裂紋中具體應(yīng)用

3.5.1 超聲波檢測技術(shù)

超聲波檢測技術(shù)是利用超聲波在不同的介質(zhì)中有不同的反射和折射衰減的原理。所以，在實際的缺陷裂紋檢測中，超聲波檢測中由超聲波檢測探頭發(fā)送超聲波檢測信號，并由接頭探頭接收超聲波反射波，通過對超聲波的良好分析，分析被檢測物體的焊接裂紋。當前，超聲波檢測技術(shù)主要應(yīng)用于金屬材料的焊接裂紋檢測，其檢測精度也非常高。

3.5.2 超聲波檢測技術(shù)的具體應(yīng)用

利用超聲波檢測方的檢測精度要介于滲透檢測和射線檢測技術(shù)之間。在實際的焊接裂紋檢測中，也要針對超聲波裂紋有無和裂紋深度進行檢測，其中通過反射聲波顯示就能夠良好的判斷焊接工藝是否存在裂縫問題[3]。而采用超聲衍射時差法也能夠精準的測量被測物體的焊接焊紋深度。通過焊紋深度的有效檢測，可以對焊紋采取合理的控制控制方法，提高焊紋處理的效果。另外，與射線無損檢測技術(shù)相比，超聲波檢測技術(shù)物明顯的危害，所以在使用超聲波無損檢測技術(shù)中可以更加放心。

4 結(jié)語

本文筆者主要介紹了超聲波檢測技術(shù)、射線檢測技術(shù)、滲透檢測技術(shù)、磁性粉檢測技術(shù)以及渦流檢測技術(shù)五種無損檢定檢測技術(shù)在焊接裂紋中的具體應(yīng)用，希望能夠?qū)附恿鸭y的有效檢測提供一定的幫助。