金屬材料焊接中超聲無損檢測技術(shù)的應(yīng)用

齊春雨

摘 要：金屬材料在加工生產(chǎn)的過程中，經(jīng)常需要將兩塊金屬材料焊接到一起，形成一個(gè)完整的器件。金屬材料的焊接是一個(gè)十分復(fù)雜的工作過程，容易受到各種外界因素和人工操作因素的影響，對金屬材料的焊接質(zhì)量造成影響，而且有些質(zhì)量問題是用肉眼無法發(fā)現(xiàn)的，卻又對金屬材料的使用性能造成很大的影響。目前，超聲無損檢測技術(shù)的應(yīng)用，可以對金屬材料焊接中所產(chǎn)生的質(zhì)量問題進(jìn)行全面且細(xì)致的檢測，以此保證金屬材料的焊接質(zhì)量，而且相較于膠片法射線檢測，超聲檢測基本沒有耗材，應(yīng)用成本很低。

關(guān)鍵詞：金屬材料;無損檢測;技術(shù)應(yīng)用

一、金屬材料無損檢測技術(shù)的相關(guān)概述

無損檢測過去被稱為無損探傷，是在不損害或不影響被檢測對象使用性能的前提下，采用射線、超聲、紅外、電磁、聲發(fā)射等原理技術(shù)并結(jié)合儀器對材料、零件、設(shè)備進(jìn)行缺陷檢測的技術(shù)。

1、無損檢測的目的。無損檢測目的有兩種：一是定量掌握強(qiáng)度和缺陷之間的關(guān)系，從而對構(gòu)件的允許負(fù)荷、剩余壽命或壽命進(jìn)行評價(jià);二是檢測在使用或制造過程中，構(gòu)件設(shè)備產(chǎn)生的缺陷及結(jié)構(gòu)不完整性情況，以指導(dǎo)制造工藝的改進(jìn)，達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，以保證設(shè)備能夠高效可靠、安全地運(yùn)行。

2、無損檢測的特點(diǎn)。不破壞被檢對象;可實(shí)現(xiàn)100%的檢驗(yàn);發(fā)現(xiàn)缺陷并做出評價(jià)，從而評定被檢對象的質(zhì)量;可對缺陷形成原因及發(fā)展規(guī)律做出判斷，以促進(jìn)有關(guān)部門改進(jìn)生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量;對關(guān)鍵部位在運(yùn)行中作定期檢測，甚至長期監(jiān)控以保證運(yùn)行安全，防止事故發(fā)生。

二、超聲無損檢測技術(shù)在金屬焊接中的應(yīng)用優(yōu)勢

超聲檢測就是利用聲、光、磁和電等特性，在不損害或不影響被檢對象使用性能的前提下，檢測被檢對象中是否存在缺陷或不均勻性，給出缺陷的大小、位置、性質(zhì)和數(shù)量等信息，進(jìn)而判定被檢對象所處技術(shù)狀態(tài)（如合格與否、使用壽命等）的所有技術(shù)手段。通過利用材料內(nèi)部缺陷或異常對聲波反應(yīng)變化的影響，來檢測各種零部件、工程材料、結(jié)構(gòu)件等的內(nèi)部缺陷，并且對缺陷的性質(zhì)、形狀、數(shù)量、尺寸、位置、分布加以評價(jià)和判斷。逐漸發(fā)展成為一種綜合性應(yīng)用學(xué)科。無損檢測是工業(yè)發(fā)展必不可少的有效工具，在一定程度上反映了一個(gè)國家的工業(yè)發(fā)展水平，其重要性已得到公認(rèn)。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(gè)方面：

1、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、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，具有很高的檢測價(jià)值，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。

3、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(shí)，超聲無損檢測的成本很低，具有很好經(jīng)濟(jì)性。

三、超聲無損檢測技術(shù)在金屬材料焊接中的應(yīng)用

1、脈沖反射法超聲。在超聲波探傷儀探傷進(jìn)程中，脈沖反射式超聲波探傷儀應(yīng)用最為普遍。它平常在勻稱的質(zhì)猜中，缺陷的存在將造成質(zhì)料的不連續(xù)，這種不連續(xù)每每又造成聲阻抗的不劃一。對于脈沖反射式超聲波探傷儀，我們要有怎樣的認(rèn)識呢。由反射定理我們知道，超聲波在兩種差異聲阻抗的介質(zhì)的接壤面上將會產(chǎn)生反射，反射返來轉(zhuǎn)頭的能量的大小與接壤面兩邊介質(zhì)聲阻抗的差異和接壤面的取向、大小有關(guān)。脈沖反射式超聲波探傷儀便是根據(jù)這個(gè)原理計(jì)劃的。 2、衍射時(shí)差法超聲。是一種依靠從待檢試件內(nèi)部結(jié)構(gòu)（主要是指缺陷）的“端角”和“端點(diǎn)”處得到的衍射能量來檢測缺陷的方法，用于缺陷的檢測、定量和定位。衍射現(xiàn)象是TOFD技術(shù)采用的基本物理原理。衍射現(xiàn)象的解釋：波遇到障礙物或小孔后通過散射繼續(xù)傳播的現(xiàn)象，根據(jù)惠更斯原理，媒質(zhì)上波陣面上的各點(diǎn)，都可以看成是發(fā)射子波的波源，其后任意時(shí)刻這些子波的包跡，就是該時(shí)刻新的波陣面。這種檢測方法主要有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一次掃查幾乎能夠覆蓋整個(gè)焊縫區(qū)域（除上下表面盲區(qū)），可以實(shí)現(xiàn)非常高的檢測速度;可靠性要好，對于焊縫中部缺陷檢出率很高;能夠發(fā)現(xiàn)各種類型的缺陷，對缺陷的走向不敏感;可以識別向表面延伸的缺陷;采用D-掃描成像，缺陷判讀更加直觀;對缺陷垂直方向的定量和定位非常準(zhǔn)確，精度誤差小于1mm;和脈沖反射法相結(jié)合時(shí)檢測效果更好，覆蓋率100%。

3、相控陣超聲。這種技術(shù)的核心工作點(diǎn)在于，利用雙晶方式設(shè)計(jì)的直探頭發(fā)射超聲波的晶片，這種晶片往往是用陶瓷做的，這樣可以抵抗住超聲波的沖擊力。這個(gè)晶片運(yùn)作是有一定的條件，如果研發(fā)者們?yōu)槠湓O(shè)置的條件沒有達(dá)到它所需要的標(biāo)準(zhǔn)。那么它在這項(xiàng)技術(shù)中就無法發(fā)揮應(yīng)有的作用，無法來調(diào)節(jié)超聲波的發(fā)射方向，發(fā)射力度以及發(fā)射廣度。而一旦無法控制這些因素，超聲波會失去控制，嚴(yán)重時(shí)會傷及研究者的生命。并且這種晶片主要適用于超聲波發(fā)射頭處，這樣對超聲波的控制調(diào)節(jié)才能達(dá)到最好。由這種晶片制作的超聲波發(fā)射頭還可以阻擋超聲波的外泄，使超聲波最大程度的投射到需要檢查的物品上，這樣既能達(dá)到高效率的目標(biāo)，節(jié)約能源，又能完成高成果的目標(biāo)，準(zhǔn)確地檢測到物品內(nèi)需要維修的地方，并且將結(jié)果以圖片的形式呈現(xiàn)出來。

三、超聲無損檢測技術(shù)應(yīng)用的注意事項(xiàng)

1、明確檢測要點(diǎn)。在使用超聲無損檢測技術(shù)對金屬材料焊接質(zhì)量進(jìn)行檢測之前，操作人員明確檢測的要點(diǎn)，以便選擇更為合理的檢測方法。檢測操作人員要對金屬材料焊接的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有一個(gè)全面的了解，然后通過與檢測結(jié)果的對比去評價(jià)金屬材料的焊接質(zhì)量。例如，有一些金屬材料在焊接過程中產(chǎn)生的高溫條件下會出現(xiàn)焊瘤，對金屬材料焊接表面造成影響，影響金屬外觀。所以，檢測人員在檢測金屬構(gòu)件的時(shí)候，要排除焊瘤這類外觀缺陷對超聲波幅顯示的影像，切實(shí)發(fā)現(xiàn)金屬材料焊接過程中焊縫內(nèi)部出現(xiàn)的焊接質(zhì)量問題。

2、選擇合適的檢測時(shí)間。超聲無損檢測技術(shù)的應(yīng)用雖然可以為金屬材料的焊接質(zhì)量提供基本的檢測保障，但是，超聲無損檢測技術(shù)的應(yīng)用也不是全程參與的，否則也會增加檢測的成本和不必要的能源消耗。為此，檢測工作人員需要選擇合適的檢測時(shí)間，既要保證不會出現(xiàn)漏檢、錯檢的問題，又要保證檢測的有效性和合理性。檢測工作人員需要對金屬材料的焊接進(jìn)度和容易出現(xiàn)焊接質(zhì)量問題的節(jié)點(diǎn)有一個(gè)全面的了解，在重點(diǎn)的焊接節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行金屬材料焊接質(zhì)量的檢測，以此提高檢出率，保證檢測工作的有效落實(shí)。

3、加強(qiáng)工作人員之間的溝通。檢測人員需要加強(qiáng)與金屬焊接人員的溝通，對金屬焊接的目標(biāo)與操作流程等具體工作內(nèi)容進(jìn)行明確，培養(yǎng)與焊接工作人員之間的默契，以此提高檢測工作效率，更好的完成檢測工作。同時(shí)要在檢測的過程中，積極聽取焊接人員的建議，對可能出現(xiàn)焊接質(zhì)量問題的方面進(jìn)行更為細(xì)致的檢測，并且學(xué)會靈活使用不同的檢測方法，防止漏檢現(xiàn)象的發(fā)生，提高檢測工作的整體水平。

結(jié)束語

綜上所述，超聲無損檢測技術(shù)在金屬材料焊接中的應(yīng)用，可以準(zhǔn)確并且及時(shí)的發(fā)現(xiàn)焊接過程中發(fā)生的質(zhì)量缺陷問題，保證金屬材料焊接的質(zhì)量。具體的應(yīng)用過程中要充分認(rèn)識到技術(shù)的優(yōu)勢特點(diǎn)以及局限性，科學(xué)、靈活的選擇檢測方法，以此保證檢測的效率以及準(zhǔn)確性，為金屬材料焊接提供基本的檢測保障。

參考文獻(xiàn)

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