無損檢測技術在機械焊接結構中的運用

徐 文

（武漢城市學院機電工程學部，湖北 武漢 430083）

隨著工業(yè)生產(chǎn)技術不斷發(fā)展及產(chǎn)業(yè)規(guī)模的逐步擴大，我國工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)了長足的發(fā)展。機械焊接技術作為工業(yè)生產(chǎn)中的一項關鍵技術，其有著十分廣闊的應用領域和發(fā)展前景，并且技術種類、形式得到不斷發(fā)展完善。焊接技術主要指的是經(jīng)由對工件提供熱量傳遞或壓力等外部能量，同時采用相應的填充材料，以將各成一體的零件結合成一體的技術。通過焊接技術制成的結構是工業(yè)生產(chǎn)領域十分常見的一種機械結構，并且主要可分為支架、筒體、桁架等類型，在交通、器械、航天航空等領域得到了廣泛推廣。比如，叉車車架即屬于是由左右箱體、尾架等焊接而成的大型結構件，叉車的安全性、可靠性受叉車車架焊縫質量很大程度影響，由此對焊縫檢測技術提出了十分嚴格的要求。經(jīng)焊接技術制成的機械結構，受焊接技術工藝特征影響，往往會在結構整體性能、結構尺寸、精度方面出現(xiàn)不同程度的問題。比如，在焊接時，因為基體材料與焊接材料在組織成分、性能上存在一定差異，會致使焊接中出現(xiàn)熱量傳遞不均勻情況，進而導致應力集中，引發(fā)焊接結構缺陷。倘若在焊接實踐中出現(xiàn)焊接結構缺陷，不僅會對機械結構的承載能力造成不利影響，還會影響機械設備的使用年限，進一步影響機械工程額項目設計開展。因此，在機械焊接中，焊接質量優(yōu)劣重要影響著機械系統(tǒng)的安全性、可靠性。為此，在機械焊接中，應提高對無損檢測技術的有效認識，并基于對機械結構狀態(tài)的全面分析，制定合理的檢測方案，切實保證檢測技術應用效果，為機械焊接結構安全性、可靠性提供有力保障。

1 無損檢測技術在機械焊接結構中的運用優(yōu)勢

自20世紀引進我國以來，無損檢測技術在我國得到了迅速發(fā)展，并逐漸發(fā)展成我國眾多領域工程的重要檢測手段，為我國小到基礎建設，大到航空航天發(fā)展，都貢獻了一份力，進一步推動了我國社會經(jīng)濟的穩(wěn)步發(fā)展。有別于傳統(tǒng)焊接檢測技術，無損檢測技術不會對機械焊接結構及焊接處表面構成破壞，在保證機械焊接結構完整的同時，還可提升檢測技術運用效率，其對于機械焊接結構的保護、檢測結果的準確性等方面，都是傳統(tǒng)焊接檢測技術所無法比擬的。無損檢測技術在機械焊接結構中的運用優(yōu)勢，主要表現(xiàn)為以下幾方面：

1.1 可提升機械焊接結構檢測的科學性、穩(wěn)定性

傳統(tǒng)焊接檢測技術由于缺乏對機械焊接結構科學性及其原理的有效掌握，更多是通過檢測人員的檢測經(jīng)驗，采用現(xiàn)有的檢測工具開展檢測。在該種檢測模式下，不僅難以保證檢測結果的準確性，往往還會對機械焊接結構造成不同程度的損壞，影響其焊接效果，進一步使得焊接結構可能會出現(xiàn)各式各樣的問題及安全隱患。而無損檢測技術憑借其操作便捷、技術先進、應用成本低等優(yōu)勢，不僅可極大水平提升機械焊接結構檢測的準確性，還可實現(xiàn)對機械焊接結構的合理保護、處理，不會對焊接結構本身造成損壞，進而保障焊接結構后續(xù)應用的科學性、穩(wěn)定性。

1.2 可合理防范安全風險，降低運行維護成本

當前機械化時代背景下，各式各樣機械設備在眾多行業(yè)領域得到廣泛推廣，其工作強度也呈現(xiàn)出不斷提升的趨勢，加之隨著機械設備運行時間的不斷增加，極易出現(xiàn)各種零部件的物理磨損及化學反應，進而造成設備老化致使引發(fā)各式各樣的安全問題。針對這一情況，應在機械焊接結構中有效發(fā)揮無損檢測技術的運用優(yōu)勢，對焊接工作開展全面及時的檢測，以確保焊接過程的安全性、可靠性。無損檢測技術操作便捷，不會對檢測對象的使用性能構成影響，無損檢測技術可適用于機械焊接結構的整個運行過程，包括對正在使用的機械焊接結構的檢測。因而，無損檢測技術尤為適用于對機械焊接結構焊接點進行定期檢測，以此可有效及時發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，并予以及時處理，保障機械焊接結構的運行質量、效率，在后續(xù)使用中有效防范安全風險，延長機械設備使用壽命，降低機械設備運行維護成本。

2 機械焊接結構中存在的缺陷分析

在生產(chǎn)實踐中，焊接技術所形成焊接缺陷，依據(jù)形式的差異主要可分成宏觀缺陷、內部缺陷以及微觀缺陷等類型，不同類型的缺陷有著不同的特征、表現(xiàn)形式以及影響，具體而言：

2.1 機械焊接結構的宏觀缺陷

作為機械焊接結構中存在的明顯缺陷，宏觀缺陷主要指的是無需借助外部專業(yè)檢測工具開展檢測，即可通過人為發(fā)現(xiàn)機械焊接結構中存在的問題，且主要包括有焊瘤、咬邊、焊接穿孔等缺陷。其中，焊瘤主要指的是因為設備老化接觸不良或者人為操作不當?shù)葐栴}使得在機械焊接時未能實現(xiàn)良好的加熱效果，受加熱不充分影響，造成焊接難以有效連接，同時溶液由旁邊流出并在冷卻后形成瘤狀金屬。咬邊主要指的是人為操作不當使得焊道與基體材料連接位置出現(xiàn)深淺不規(guī)則的凹陷或溝槽，不僅會對機械焊接結構的美觀度、焊接強度造成不利影響，更會引發(fā)其他一系列問題。焊接穿孔則指的是因為操作不當，在焊接時焊接工藝參數(shù)調節(jié)不合理出現(xiàn)焊接深度、力度過高，造成溶液從焊縫背面流出，進而引發(fā)焊接結構缺陷。

2.2 機械焊接結構的內部缺陷

內部缺陷作為機械焊接結構缺陷中十分常見的一種缺陷類型，一般出現(xiàn)于焊接結構內部。因為該種缺陷難以通過肉眼直接觀察到，所以需要引入先進的檢測設備及科學的檢測方法進行檢測，該種缺陷類型主要包括有氣孔、夾渣、裂痕以及內部未熔合等。其中，氣孔主要指的是在開展機械焊接過程中，因為焊接材料未充分融化，加之難以確保焊接點溶液平均分布引發(fā)的小氣泡等問題。夾渣主要指的是焊接結束后，焊縫中存在有金屬或非金屬等不同類型的雜質。裂痕主要指的是焊接時，因為操作不合理致使焊接材料相互結合時原子結合破壞，進而造成焊接面出現(xiàn)明顯的裂縫情況。內部未熔合主要指的是因為焊接熱量不充分，使得兩種金屬材質之間未充分熔合在一起的情況。針對上述這些內部缺陷，一般需要引入光學、聲學等技術開展分析，進而對缺陷的一系列特征及信息予以采集。

2.3 機械焊接結構的微觀缺陷

微觀缺陷不同于宏觀缺陷，也需要利用檢測設備開展專業(yè)檢測方可發(fā)現(xiàn)問題，主要指的是在焊接期間受操作不當或溫度等因素影響，使得焊接結構受熱不均，進而造成微觀結構及性能發(fā)生變化，出現(xiàn)焊接過熱、焊接過燒、偏析等情況。其中，焊接過熱主要指的是所采用的焊接技術與機械焊接結構應用不相符，致使工件受熱嚴重，造成材料晶體組織遭到破壞的現(xiàn)象。焊接過燒主要指的是熱量匯聚于工件某一部位時間過長，致使晶界發(fā)生氧化或者局部熔化的情況。偏析主要指的是焊接時因為設備問題及操作不當，使得焊接結構偏離，溶液偏向一方聚集的情況。對于微觀缺陷類型的分析，通常難以保證工件的完整性，而需要對工件結構予以切割、解剖處理，然后借助檢測設備對其組織性能開展檢測分析。

3 無損檢測技術在機械焊接結構中的運用實踐

3.1 射線無損檢測技術的運用實踐

射線無損檢測技術，主要指的是借助射線檢測工件內外部性能的技術手段。該項技術檢測原理在于基于不同射線穿透性及衰減程度的差異，將其投射于工件表面，以密度、厚度的不同達到檢測的效果。比如，倘若檢測對象密度偏大，一些射線的吸收量偏大，將會出現(xiàn)相對明顯的衰減現(xiàn)象；而射線穿透空氣時，空氣吸收量明顯降低，這一過程通過對底片的觀察會發(fā)現(xiàn)較為明顯的光感程度。射線無損檢測技術在機械焊接結構中可實現(xiàn)良好的運用效果。在運用實踐中，基于射線原理，通過激光照射及掃描檢測對象的形式，以了解機械焊接結構，并對成像設備上的信號及數(shù)據(jù)信息等開展分析。因為機械焊接本身存在有各式各樣的缺陷，由此會影響射線無損檢測技術的應用效果，所以應對接焊接中對應的形狀、數(shù)量、大小等信息數(shù)據(jù)開展檢測，分析缺陷引發(fā)原因，以及對機械焊接結構的質量等級予以評定。射線無損檢測技術通常運用于密閉性相對高的焊接結構，具體檢查方法包括有電視成像法、電離法，可完成對機械焊接結構缺陷的自動檢測，并可對缺陷結構面的形狀、大小等信息數(shù)據(jù)開展全面分析。

3.2 超聲檢測技術的運用實踐

在無損檢測技術中，超聲檢測技術主要是運用穿透力較強的超聲波以對設備開展檢測。隨著社會的不斷發(fā)展及科學技術的飛速進步，各行各業(yè)對設備的性能及質量安全均提出了更為嚴格的要求，為適應社會發(fā)展要求，在計算機等先進科學技術的支持下，超聲檢測技術可適用于眾多領域，盡管是針對一些復雜的環(huán)境，亦可運用超聲檢測技術開展檢測，且獲取的數(shù)據(jù)結果也較為便捷可靠。超聲檢測依托超聲波震動及介質傳播，可從多個方向采集能量，采集穿透于介質中的震動，并將震動轉化成聲波，然后聲波于介質面中發(fā)生折射或者反射等一系列物理現(xiàn)象，最終完成對工件存在缺陷與否的檢測。對于超聲檢測技術在機械焊接結構中的運用，主要是依托對超聲波的運用，保證超聲波于同一均勻介質中開展恒速直接傳播，進而對超聲波呈現(xiàn)的信息數(shù)據(jù)開展全面分析，以了解機械焊接結構中存在的缺陷問題。超聲檢測技術可實現(xiàn)對機械焊接結構中存在的缺陷問題的有效分析，憑借其準確性較好、檢測速度較快、靈敏度較高等優(yōu)勢，在機械焊接結構中得到了廣泛推廣。但值得一提的是，對于一些復雜的施工環(huán)境，亦或在不規(guī)則機械結構檢測中，超聲波會遭到嚴重損耗，進而會影響設備接收信號的過程，進一步使得檢測準確性降低。

3.3 磁粉檢測技術的運用實踐

磁粉檢測技術主要是對磁場中磁化后的鐵性質材料對應呈現(xiàn)的特征開展檢測，檢測期間，倘若特性的材料發(fā)生磁化反應，則磁感強度會出現(xiàn)一定提升，不過磁感主要出現(xiàn)于鐵磁性材料中，所以不會出現(xiàn)吸附磁粉的情況，倘若焊縫表面存在缺陷，鐵磁材料內部的磁感將會發(fā)生相應轉變，在機械焊接結構表面出現(xiàn)磁粉，接著對磁粉開展一定的處理，使磁粉可更為直觀被檢測人員觀察，這一運行過程即為磁粉檢測技術。在對磁粉開展處理期間，通常運用的磁粉都具有熒光性的特征，如此一來可讓檢測人員在檢測期間及時觀察到磁粉反應。對于磁粉檢測技術在機械焊接結構中的運用，其具有操作便捷、靈敏度較高、檢測成本較低等優(yōu)勢，同時磁粉檢測技術還具備較強的適應性，但凡是鐵磁性材料，均可運用磁粉檢測技術，并且對于一些相對隱秘的缺陷亦可開展精準檢測。但磁粉檢測技術也存在一些不足之處，對于奧氏體不銹鋼、鋁合金等材質機械焊接結構，則并不適宜運用磁粉檢測技術開展檢測。

3.4 滲透檢測技術的運用實踐

滲透檢測技術，亦可稱之為液體滲透檢測技術，主要是依托毛細現(xiàn)象檢測材料表面存在缺陷與否的一種無損檢測技術。20世紀初，主要借助可實現(xiàn)滲透能力的煤油對機車零件裂縫進行檢測，20世紀40年代，美國研發(fā)出了一種更為先進的熒光滲透液。如今，滲透檢測技術主要應用于工件或者材料表面缺陷的檢測，其有效擺脫了材料磁性的束縛，和磁粉檢測技術相比得到了更為廣泛的推廣。滲透檢測技術主要可運用于多種金屬、非金屬、磁性、非磁性材料及零件表面的缺陷檢測中，除去表面多孔性材料之外，各種存在表面開口的材料都可運用滲透檢測技術檢測獲取較為良好的檢測結果。滲透檢測技術操作相對簡單，同時不需要投入過多的檢測設備。所以，其在機械焊接結構中的運用，具有較為突出的成本優(yōu)勢，同時可直觀呈現(xiàn)缺陷，可有效發(fā)現(xiàn)寬度在1微米以內的缺陷。在滲透檢測技術運用實踐中，檢測對象不會受到組織結果、化學成分等因素的影響，并可實現(xiàn)對裂痕、氣孔的一系列缺陷的有效檢測。但滲透檢測技術不適用于對粉末冶金工件及各種多孔材料的檢測。

4 結束語

綜上所述，無損檢測技術在機械焊接結構中的運用，不僅使機械焊接結構檢測具有科學性、穩(wěn)定性，還可合理防范安全風險，降低運行維護成本。因此，在機械焊接結構檢測中，檢測人員應結合機械焊接結構，明確機械焊接結構存在的常見缺陷類型，推進對射線無損檢測技術、超聲檢測技術、磁粉檢測技術、滲透檢測技術等無損檢測技術的科學合理運用，為機械焊接結構運行的安全性、可靠性提供可靠支持。