機械焊接結構的無損檢測技術研究

王麗華

摘要：機械焊接結構的無損檢測技術是針對焊接可能存在的缺陷進行的，主要包括焊接的內部缺陷、焊接的宏觀缺陷和焊接的微觀缺陷三個方面，主要的檢測方法有輻射無損檢測技術、超聲無損檢測技術和電磁無損檢測技術，除此之外，比較常見的機械焊接結構的無損檢測技術還包括滲透檢測方法、泄露檢測方法和紅外檢測方法，相信隨著機械焊接結構的無損檢測技術的不斷發展，越來越多的新型檢測技術將會得到推廣和應用。

關鍵詞：機械焊接結構；無損檢測技術；輻射無損檢測；超聲無損檢測；電磁無損檢測；焊接缺陷

中圖分類號：TG441 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）36-0016-02

焊接技術是指通過加熱或者加壓的方法，在沒有其他填充材料的前提下，將不同的工件焊接在一起的方法。近幾年來隨著焊接技術的飛速發展，焊接的形式和結構也隨之優化，并得到了廣泛的應用（例如被應用于機械與船舶制造、管道和容器的焊接等方面），但是焊接技術也具有其自身的缺陷，例如焊接后的工件容易出現焊接變形現象，對工件的加工精度和承載能力都會造成一定的影響，因此，針對有特殊要求的焊接工件，必須要通過機械焊接結構的無損檢測，才能保證工件在實際應用中的安全性和完整性。

1 無損檢測技術的內容

機械焊接結構的無損檢測技術主要是針對焊接可能存在的缺陷進行的，主要包括以下三個方面：一是焊接的內部缺陷，二是焊接的宏觀缺陷，三是焊接的微觀缺陷，具體內容如下：

1.1 機械焊接結構的內部缺陷

機械焊接結構的內部缺陷主要包括夾渣（指焊接過程中有熔渣殘留在焊縫中的現象）、氣孔（指焊接過程中有氣體被包裹在熔化的金屬內部沒有逸出）、裂紋（指焊接過程中原子間的融合過程受到破壞，形成新的界面，表現為裂紋）等，這些缺陷不能簡單地通過目測來發現，需要通過磁粉無損檢測技術、超聲和射線無損檢測技術進行檢測。

1.2 機械焊接結構的宏觀缺陷

機械焊接結構的宏觀缺陷主要包括咬邊（焊接過程中沿著焊接縫形成的凹槽）、焊瘤（焊接過程中液態金屬從焊縫根部溢出形成的金屬瘤狀物）和燒穿（焊接過程中因為局部過熱導致熔化的金屬從焊縫的背面溢出，形成穿孔）三種類型，焊接的宏觀缺陷能夠通過眼睛直接觀測或者可以借助簡單的光學儀器進行檢測。

1.3 機械焊接結構的微觀缺陷

機械焊接結構的微觀缺陷是機械焊接結構的無損檢測技術的重點和難點，主要缺陷類型包括過熱（焊接過程中局部受熱使焊接晶粒變大的現象）、過燒（過高的溫度長時間停留導致晶粒的界面發生氧化的現象）和偏析（焊接過程中的熔合區受熱循環的作用而出現的內部成分單向聚集的現象）等，這些缺陷無法通過肉眼直接檢測，需要利用電子顯微鏡技術或者高倍顯微鏡技術進行檢測，同時結合專業知識對內部焊接組織的不均勻性進行分析。

2 機械焊接結構的無損檢測技術特點分析

2.1 輻射無損檢測技術

機械焊接結構的輻射無損檢測技術主要包括中子輻射照相檢測、X射線照相檢測等，目前應用最多的是利用X射線進行的焊接無損檢測，該檢測方法是利用X射線的不同吸收來對焊接工件內部的缺陷進行檢測，工件各部位的厚度和密度差異會導致不同吸收量的投入射線，通過檢測這些不同吸收量的投入射線的變化可以判斷出血焊接點缺陷的性質、分布、大小和形狀。

2.2 超聲無損檢測技術

超聲無損檢測技術是利用超聲波在介質的傳播過程中會出現不同程度的衰減，利用超聲波遇到焊接界面時反射回來的聲波性質來判斷焊接部位的缺陷類型和缺陷程度。目前超聲無損檢測技術中比較先進和成熟的就是聲發射方法，即利用受應力材料中局部的瞬間位移產生的聲-波效應來對焊接點進行動態的無損檢測，這種檢測方法屬于動態檢測，不但可以確定焊接缺陷的部位和類型，還可判斷缺陷的大小和程度。

2.3 電磁無損檢測技術

電磁無損檢測技術主要包括的類型有渦流檢測、磁粉檢測和磁漏檢測等，其中應用比較多的是磁粉無損檢測技術，這種檢測方法的依據是焊接缺陷處的磁場和磁粉會相互作用，當被檢驗的焊接部位發生磁化后，其表面就會因為磁的不連續而出現漏磁場，漏磁場的存在就可以判斷焊接點缺陷的存在，根據漏磁場的大小也能夠判斷焊接點缺陷的大小。

雖然磁粉無損檢測技術具有非常高的靈敏度（檢測靈敏度可達微米級別），但是其實際應用卻具有比較大的局限性，它只適用于表面裂紋缺陷的檢測，只能夠檢測到鐵磁性材料工件之間的焊接缺陷。

3 其他無損檢測方法

除了以上的三大類檢測方法之外，比較常見的機械焊接結構的無損檢測技術還包括滲透檢測方法、泄露檢測方法和紅外檢測方法，具體方法如下：

3.1 滲透檢測方法

滲透檢測方法利用的主要原理是毛細管現象，具體方法是將具有滲透性的液體借助毛細管的作用將其深入待檢焊接部位的缺陷中，除去多余的滲透液后，用顯現劑進行噴涂，將待檢部位的滲透液吸附出來后可進行表面顯示，具有靈敏度高（可檢驗1μm大小的裂紋）、簡便性和直觀性的特點。該檢測方法的應用具有一定的局限性，即只能夠對表面存在開口型裂紋的焊接缺陷進行檢測，適用于表面粗糙度相對較低的焊接點的檢測。

3.2 泄露檢測方法

泄露檢測方法的主要原理是利用密閉容器的內外壓力差作為動力，液體能夠順著漏縫滲入和滲出待檢部位的一種無損檢測方法。

3.3 紅外檢測方法

紅外檢測方法主要是利用紅外輻射的原理進行無損檢測，在計算機的輔助下，通過對焊接工件的掃描（存在缺陷的焊接點會出血溫度的變化）來反饋焊接點的缺陷信息。另外，如果固定熱量被注入焊接工件后，碰到不均勻的缺陷位置就會導致熱量堆積或者散失，計算機會顯示出溫度異常現象，進而能夠確定工件焊接的缺陷位置和程度。

4 結語

隨著焊接工件對焊接技術要求的不斷提高和焊接技術的快速發展，焊接的缺陷也會越來越少，但這種精細的焊接缺陷在焊接過程中必然存在，需要利用機械焊接結構的無損檢測技術對其進行全面的檢測，以此充分評估焊接的質量，保證焊接件在實際應用中的穩定性。

隨著機械焊接結構的無損檢測技術的不斷發展，越來越多的新型檢測技術得到推廣和應用，例如借助計算機處理的層析成像技術能夠快速準確地檢測出焊接部位的夾渣、裂紋和氣孔等多種缺陷類型，并對焊接缺陷做出全面的評估，使工件的使用者在實際應用中真正做到了心中有數，因此，可以說機械焊接結構的無損檢測技術對于保障焊接件結構的完整性和安全性具有十分重要的作用。

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