淺談焊縫超聲無損檢測(cè)

樊慶超

柳州鐵路工程質(zhì)量檢測(cè)中心有限公司 廣西柳州 545000

焊接屬于特殊過程，除應(yīng)對(duì)實(shí)施過程中各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行控制外，重要焊接件在焊后也應(yīng)該進(jìn)行必要的檢測(cè)。各種檢測(cè)手段中，無損檢測(cè)因其不損傷被檢工件而被廣泛采用。材料中存在缺陷，就會(huì)造成材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不連續(xù)[1]。無損檢測(cè)技術(shù)就是通過特殊手段對(duì)材料施加影響，從而引起特殊的顯化的物理特性變化，從而判斷或推斷出材料存在缺陷的方法。適當(dāng)?shù)臒o損檢測(cè)可以推斷并計(jì)算出缺陷的位置、性質(zhì)、大小等參數(shù)，以提供合格判據(jù)和改進(jìn)的機(jī)會(huì)。因此，無損檢測(cè)對(duì)焊接件質(zhì)量控制，保證質(zhì)量安全具有重要作用。

1 焊接件無損檢測(cè)的特點(diǎn)

焊接件的性能要求具有多種多樣特點(diǎn)，采用無損檢測(cè)技術(shù)對(duì)焊接件進(jìn)行檢測(cè)過程中，需要根據(jù)無損檢測(cè)的特殊性，被檢件的特殊性使用環(huán)境等，考慮到檢測(cè)實(shí)施的時(shí)機(jī)，其他變化的影響等因素，以正確評(píng)價(jià)工件產(chǎn)品質(zhì)量。無損檢測(cè)是在不損壞工件材料、結(jié)構(gòu)、尺寸等基礎(chǔ)上實(shí)施的，其評(píng)價(jià)的是工件表面或內(nèi)部缺陷，不能評(píng)價(jià)材料內(nèi)部晶粒、應(yīng)力等變化，因此在對(duì)焊接件進(jìn)行無損檢測(cè)的同時(shí)，焊接評(píng)定的前期工作不能省略。在對(duì)焊接件進(jìn)行工藝評(píng)定，根據(jù)確定參數(shù)實(shí)施焊接，適時(shí)結(jié)合破壞性檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)對(duì)比，以此來準(zhǔn)確對(duì)焊接件的使用性能質(zhì)量進(jìn)行判定。在對(duì)焊接件進(jìn)行無損檢測(cè)過程中，需要根據(jù)各種無損檢測(cè)的特點(diǎn)、適用性等選擇最適宜的檢測(cè)方法或多種方法同時(shí)采用，以起到各種檢測(cè)方法取長補(bǔ)短，有利于對(duì)焊接件的產(chǎn)品性能進(jìn)行準(zhǔn)確判斷的目的。

2 超聲無損檢測(cè)技術(shù)概述

超聲無損檢測(cè)技術(shù)通過超聲波與工件相互作用，對(duì)超聲波反射、透射和衰減等進(jìn)行研究，對(duì)工件進(jìn)行宏觀缺陷的檢測(cè)、幾何特性的測(cè)量、力學(xué)性能和組織結(jié)構(gòu)變化的檢測(cè)和表征，進(jìn)而對(duì)其特定功能性進(jìn)行評(píng)價(jià)。超聲無損檢測(cè)技術(shù)的工作原理是利用超聲波在被測(cè)物體的傳播特征，評(píng)估被測(cè)物體本身及其內(nèi)部是否存在缺陷及缺陷的特性。研究表明，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，而在相同材質(zhì)固體介質(zhì)中，聲速在較高溫度的介質(zhì)中傳播較慢；超聲波的傳播速度同時(shí)還受到材質(zhì)均勻程度的影響。通過對(duì)超聲波這些特性的研究和利用，實(shí)現(xiàn)了材料檢測(cè)的目的。隨著技術(shù)進(jìn)步，利用超聲無損檢測(cè)技術(shù)可以有效地檢測(cè)出產(chǎn)品、工件、材料內(nèi)部缺陷。由于超聲無損檢測(cè)技術(shù)還有著操作簡便、精度高及對(duì)人體無害等優(yōu)點(diǎn)，因此在工業(yè)無損檢測(cè)領(lǐng)域中應(yīng)用日益廣泛。針對(duì)結(jié)構(gòu)件在焊接的過程中容易產(chǎn)生各種不同的缺陷，特別是嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)件性能的內(nèi)部缺陷，我們可利用超聲無損檢測(cè)技術(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)件焊接進(jìn)行質(zhì)量控制。

3 超聲波檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

超聲波檢測(cè)技術(shù)就是利用超聲波在均勻材料中傳播速度、方向不變，而一旦遇到材料改變，就會(huì)引起變化，如：反射、折射等現(xiàn)象的特性實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的檢測(cè)。以焊接件為例：焊接件是兩個(gè)工件通過某種焊接方式連接在一起的構(gòu)件，焊接部位在焊接過程中經(jīng)過高溫熔融形成的焊縫，可視同母材一樣均為均勻介質(zhì)，如果內(nèi)部存在缺陷，則缺陷處就會(huì)產(chǎn)生不連續(xù)，出現(xiàn)超聲波遇到不同介質(zhì)的反射現(xiàn)象。根據(jù)超聲波的波長、發(fā)射的角度及方位，通過計(jì)算和測(cè)量，就能夠推斷出缺陷的尺寸、位置、深度等信息。超聲波檢測(cè)應(yīng)用范圍非常廣，可用于金屬、非金屬和復(fù)合材料的缺陷的檢測(cè)。

4 超聲無損檢測(cè)技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)焊接檢測(cè)中的應(yīng)用

4.1 超聲無損檢測(cè)應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)焊接的實(shí)施步驟

在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)焊接時(shí)，超聲無損檢測(cè)技術(shù)有多種應(yīng)用形式，如何選取最佳的檢測(cè)方案是影響檢測(cè)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(huì)存在各種形式的金屬焊接缺陷。超聲無損檢測(cè)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(huì)采用多種檢測(cè)手段。超聲無損檢測(cè)雖然是一種重要的檢測(cè)手段，但本身具有一定的局限性，當(dāng)存在爭議時(shí)，應(yīng)與其他檢測(cè)手段一起得出最終的檢測(cè)結(jié)論。檢測(cè)過程中的數(shù)據(jù)通信與處理是同步完成的，首先檢測(cè)人員之間應(yīng)實(shí)時(shí)通信，進(jìn)行數(shù)據(jù)信息匯總，遇到疑似缺陷的波形，應(yīng)同讓另一位檢測(cè)人員進(jìn)行二次確認(rèn)，商討后得到科學(xué)的分析結(jié)果；其次，通過對(duì)比檢測(cè)的原始數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)，對(duì)焊縫進(jìn)行及時(shí)處理，修正材料參數(shù)。

4.2 不斷創(chuàng)新超聲無損檢測(cè)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(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的進(jìn)步，提升了超聲無損檢測(cè)技術(shù)的科技含量和智能化水平，檢測(cè)精度、準(zhǔn)確性和效率也隨之提高[2-3]。為了使超聲無損檢測(cè)技術(shù)能夠更好地應(yīng)用于金屬焊接檢測(cè)工作中，應(yīng)該加大對(duì)其技術(shù)的后續(xù)研發(fā)投入，深入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)了解超聲無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用情況及存在的問題，對(duì)其進(jìn)行不斷改進(jìn)和優(yōu)化。

5 結(jié)語

超聲波檢測(cè)作為一種重要的無損檢測(cè)技術(shù)，已成為鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢測(cè)的首選方案，近年來不斷被應(yīng)用于金屬材料自身缺陷和焊接接頭內(nèi)部缺陷的檢測(cè)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。超聲檢測(cè)目前不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷位置、大小和尺寸的準(zhǔn)確檢測(cè)，而且還從A型顯示發(fā)展了B或C型成像顯示方式，新技術(shù)層出不窮，顯示其強(qiáng)大生命力。