超聲無損檢測技術(shù)在金屬材料焊接檢測中的應(yīng)用

張成俠

摘 要：在焊接金屬材料的過程中，溫度變化會改變金屬材料的晶粒結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其內(nèi)部應(yīng)力分布發(fā)生變化，構(gòu)件強(qiáng)度降低，存在安全故障隱患。因此需要對金屬缺陷進(jìn)行快速、準(zhǔn)確地檢測，其中無損檢測法應(yīng)用廣泛，其包括超聲波檢測和射線檢測。在未焊接表面裂紋缺陷檢測中，輻射超聲波技術(shù)具備較高的檢測效率。超聲無損檢測（UT）技術(shù)可以在不破壞產(chǎn)品、構(gòu)件質(zhì)量的前提下，對缺陷進(jìn)行檢測，為確定焊縫尺寸提供參考，在生產(chǎn)過程中消除風(fēng)險，該文對超聲無損檢測技術(shù)在金屬材料焊接中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：超聲無損檢測；金屬材料；焊縫

中圖分類號：TG441 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 超聲無損檢測技術(shù)概述

超聲無損檢測技術(shù)通過超聲波與試件相互作用，對試件反射、透射和散射的波進(jìn)行研究，對試件進(jìn)行宏觀缺陷檢測、幾何特性測量、組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能變化的檢測和表征，進(jìn)而對其特定應(yīng)用性進(jìn)行評價。

自身技術(shù)進(jìn)步和應(yīng)用需求的增多，超聲無損檢測技術(shù)在工業(yè)焊接領(lǐng)域應(yīng)用日益廣泛。超聲無損檢測技術(shù)可以檢測出產(chǎn)品、工件、材料內(nèi)部缺陷，操作簡便、精度高。金屬材料在焊接的過程中會發(fā)生不同程度的變形，甚至造成內(nèi)部缺陷，對金屬材料焊接過程進(jìn)行無損檢測是必要的。

精度和質(zhì)量是超聲無損檢測技術(shù)的2個關(guān)鍵點(diǎn)。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化發(fā)展，世界各國間的技術(shù)交流也逐漸增多，無損檢測技術(shù)的重要性受到廣泛關(guān)注。超聲無損檢測技術(shù)的工作原理是超聲波與被測物體之間形成均質(zhì)的回聲波。研究表明，在超聲無損檢測技術(shù)中，超聲波在彈性介質(zhì)中可以快速傳播，傳播速度受溫度、材質(zhì)等因素的影響。傳播速度因材質(zhì)不同而存在差異，一般來說在固體介質(zhì)中，聲速傳播慢、溫度高，應(yīng)力集中現(xiàn)象明顯，直接影響膨脹率；超聲波的傳播速度同時還受到材質(zhì)均勻程度的影響。超聲無損檢測技術(shù)憑借其寬適用范圍和高檢測精度的優(yōu)勢，大幅提升了金屬材料焊接檢測水平。

2 超聲無損檢測技術(shù)特點(diǎn)

2.1 無破壞性

無損檢測技術(shù)最大的特點(diǎn)是能夠在不損壞試劑材質(zhì)、結(jié)構(gòu)的前提下進(jìn)行檢測，所以進(jìn)行無損檢測后，試劑檢測率可高達(dá)100 %。

2.2 正確選用無損檢測方法

因檢測對象不同，為提高檢測結(jié)果的可靠性，依據(jù)試劑材質(zhì)、結(jié)構(gòu)等方面的不同，確定相應(yīng)的無損檢測方法，只有這樣檢測出來的結(jié)果才能準(zhǔn)確有效。

2.3 綜合應(yīng)用各種無損檢測方法

任何無損檢測方法都不是萬能的，且每種檢測方法都有自身的優(yōu)勢和缺陷，所以應(yīng)盡可能多用幾種檢測方法，取長補(bǔ)短，確保產(chǎn)品安全。無損檢測的目的不僅是為追求高質(zhì)量，而是在確保安全的前提下，還應(yīng)著重考慮其經(jīng)濟(jì)性，只有這樣，無損檢測才能達(dá)到預(yù)期目的。

3 超聲無損檢測技術(shù)應(yīng)用過程中的注意事項

3.1 考慮焊接材料自身特性的影響

焊接質(zhì)量與金屬材質(zhì)直接相關(guān)。超聲無損檢測技術(shù)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但在金屬材質(zhì)焊接檢測中的應(yīng)用仍存在局限性，實(shí)際操作中，超聲無損檢測方法可以作為一種有效的依據(jù)，通過比對固體回波信號處理原理模型與回波條件，對焊接缺陷進(jìn)行評估。但是實(shí)際焊接中的金屬材料的結(jié)構(gòu)和形狀是不規(guī)則的，非破壞性的超聲波檢測技術(shù)應(yīng)用還是有一定難度的，給后期模型修改帶來困難，進(jìn)而影響最終判定的準(zhǔn)確性。不同材質(zhì)間的晶相組織有著較大的差異，這就決定了某些金屬不能應(yīng)用超聲檢測技術(shù)對焊道缺陷進(jìn)行檢測，如果不能對焊道缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確定位，下一步處理工作就無法展開。

3.2 超聲無損檢測存在的技術(shù)局限性

控制技術(shù)是超聲無損檢測技術(shù)客觀存在的缺陷，這是無法避免的，應(yīng)客觀認(rèn)識焊接過程中存在的各種缺陷，這種缺陷直接影響金屬材質(zhì)的外觀。在體積檢測領(lǐng)域，存在較大的差異性。在金屬焊接領(lǐng)域，超聲無損檢測技術(shù)的應(yīng)用具有一定的局限性，對于隱藏在焊縫深處的裂紋，超聲無損檢測技術(shù)的精度和準(zhǔn)確性會大打折扣。

筆者總結(jié)通過大量的工程實(shí)踐經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)超聲無損檢測在金屬料焊接工藝中應(yīng)用時，要考慮不同材料的特性。第一，在確定焊縫時，要針對不同金屬材質(zhì)進(jìn)行智能化設(shè)計，選擇最優(yōu)的焊接工藝、最適合的檢測流程和時間窗口；第二，應(yīng)采取非破壞性的超聲波檢測工藝，對所加工工件的實(shí)際用途進(jìn)行檢測；第三，安裝在超聲無損檢測裝置上的探針位置精確與否直接影響測試數(shù)據(jù)精度；最后對于超聲無損檢測的反射波振幅是有明確定義的，這直接關(guān)系到超聲波反射的傳播速度和電路數(shù)據(jù)精度。專業(yè)檢驗人員在實(shí)踐檢驗環(huán)節(jié)要不斷創(chuàng)新，及時發(fā)現(xiàn)超聲波無損檢測技術(shù)的缺陷。只有及時發(fā)現(xiàn)缺陷，才能不斷提高金屬的焊接質(zhì)量，提升超聲波技術(shù)在金屬焊接檢測應(yīng)用中的廣度和靈活性。

4 超聲無損檢測技術(shù)在金屬材料焊接檢測中的應(yīng)用

4.1 把握超聲無損檢測的時間窗口

金屬材質(zhì)的不同直接影響焊接工藝和焊接質(zhì)量。對于同一種焊接材料，在不同時間段檢測會出現(xiàn)不同的結(jié)果，每種材質(zhì)都存在一個最佳的檢測時間窗口，一般是通過現(xiàn)場工程經(jīng)驗積累。因此，在應(yīng)用超聲無損檢測技術(shù)對焊接質(zhì)量進(jìn)行檢測時，操作人員應(yīng)依據(jù)各種材料特性，把握好最佳的檢測時間窗口。象含碳量越高的鋼材，檢測等待時間越長。

4.2 超聲無損檢測應(yīng)用于金屬材料焊接的實(shí)施步驟

在進(jìn)行金屬材料焊接時，超聲無損檢測技術(shù)有多種應(yīng)用形式，如何選取最佳的檢測方案是影響檢測效果的關(guān)鍵因素。受金屬材質(zhì)性能、工件形狀、尺寸等因素的影響，在焊接過程中會存在各種形式的金屬焊接缺陷。超聲無損檢測技術(shù)方案的確定，應(yīng)結(jié)合金屬材質(zhì)自身缺陷特征和工件實(shí)際情況進(jìn)行。金屬材質(zhì)焊接的過程中，會采用多種檢測手段，超聲無損檢測是一種重要的補(bǔ)充檢測手段，與其他檢測手段一起得出最終的檢測結(jié)論。檢測過程中的數(shù)據(jù)通信與處理是同步完成的，首先測試人員之間應(yīng)實(shí)時通信，進(jìn)行數(shù)據(jù)信息匯總；其次，測試人員與后臺信息處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時通信，得到科學(xué)的分析結(jié)果；最后，通過對比檢測的原始數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)，對焊縫進(jìn)行及時處理，修正材料參數(shù)。

4.3 不斷創(chuàng)新超聲無損檢測技術(shù)

近些年，材料技術(shù)取得了長足進(jìn)步，尤其是電子元器件所使用的材料和生產(chǎn)工藝的發(fā)展，使得部分以前無法生產(chǎn)的元器件變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)；另一方面，電子技術(shù)理論、計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)的進(jìn)步，提升了超聲無損檢測技術(shù)的科技含量和智能化水平，檢測精度、準(zhǔn)確性和效率也隨之提高。為了使超聲無損檢測技術(shù)能夠更好地應(yīng)用于金屬焊機(jī)檢測工作中，應(yīng)該加大對其技術(shù)的后續(xù)研發(fā)投入，深入生產(chǎn)現(xiàn)場了解超聲無損檢測技術(shù)的應(yīng)用情況及存在的問題，對其進(jìn)行不斷改進(jìn)和優(yōu)化。

5 結(jié)語

超聲檢測作為一種重要的無損檢測技術(shù)，已成為安全檢查的首選方案，近年來也被應(yīng)用于金屬材質(zhì)自身缺陷和焊接接頭平面缺陷的檢測中。在實(shí)際生產(chǎn)過程中金屬焊接工藝不斷發(fā)生變化，超聲無損探傷技術(shù)自身也在不斷完善和創(chuàng)新，目前已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)對缺陷位置、大小和尺寸的精確檢測。超聲無損檢測技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，在保證焊接質(zhì)量的同時，提升了企業(yè)的生產(chǎn)效率。

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