金屬材料焊接中超聲無損檢測技術的應用

齊春雨

摘 要：金屬材料在加工生產的過程中，經常需要將兩塊金屬材料焊接到一起，形成一個完整的器件。金屬材料的焊接是一個十分復雜的工作過程，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量造成影響，而且有些質量問題是用肉眼無法發現的，卻又對金屬材料的使用性能造成很大的影響。目前，超聲無損檢測技術的應用，可以對金屬材料焊接中所產生的質量問題進行全面且細致的檢測，以此保證金屬材料的焊接質量，而且相較于膠片法射線檢測，超聲檢測基本沒有耗材，應用成本很低。

關鍵詞：金屬材料;無損檢測;技術應用

一、金屬材料無損檢測技術的相關概述

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、聲發射等原理技術并結合儀器對材料、零件、設備進行缺陷檢測的技術。

1、無損檢測的目的。無損檢測目的有兩種：一是定量掌握強度和缺陷之間的關系，從而對構件的允許負荷、剩余壽命或壽命進行評價;二是檢測在使用或制造過程中，構件設備產生的缺陷及結構不完整性情況，以指導制造工藝的改進，達到提高產品質量的目的，并及時發現故障，以保證設備能夠高效可靠、安全地運行。

2、無損檢測的特點。不破壞被檢對象;可實現100%的檢驗;發現缺陷并做出評價，從而評定被檢對象的質量;可對缺陷形成原因及發展規律做出判斷，以促進有關部門改進生產工藝和產品質量;對關鍵部位在運行中作定期檢測，甚至長期監控以保證運行安全，防止事故發生。

二、超聲無損檢測技術在金屬焊接中的應用優勢

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、性質和數量等信息，進而判定被檢對象所處技術狀態（如合格與否、使用壽命等）的所有技術手段。通過利用材料內部缺陷或異常對聲波反應變化的影響，來檢測各種零部件、工程材料、結構件等的內部缺陷，并且對缺陷的性質、形狀、數量、尺寸、位置、分布加以評價和判斷。逐漸發展成為一種綜合性應用學科。無損檢測是工業發展必不可少的有效工具，在一定程度上反映了一個國家的工業發展水平，其重要性已得到公認。超聲無損檢測技術在金屬焊接中的應用優勢主要有以下幾個方面：

1、無損。超聲無損檢測技術的應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，對超聲波在進入被檢測對象以后發生的傳播方向改變進行分析，以此確定被檢測對象的質量缺陷。超聲無損檢測技術的應用不會對被檢測試件造成任何的損傷。

2、準確性高。超聲無損檢測技術在檢測金屬焊接質量的過程中，可以達到100%的檢測精確度，具有很高的檢測價值，是目前使用最為廣泛的金屬焊接檢測技術。另外，超聲無損檢測技術具有很強的穿透力，可以對體積比較大、厚度比較厚的金屬焊接試件進行檢測，而且可以對被檢測試件的質量缺陷進行準確的定位。

3、操作簡單。超聲無損檢測的設備十分輕便，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環境造成任何影響。同時，超聲無損檢測的成本很低，具有很好經濟性。

三、超聲無損檢測技術在金屬材料焊接中的應用

1、脈沖反射法超聲。在超聲波探傷儀探傷進程中，脈沖反射式超聲波探傷儀應用最為普遍。它平常在勻稱的質猜中，缺陷的存在將造成質料的不連續，這種不連續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的接壤面上將會產生反射，反射返來轉頭的能量的大小與接壤面兩邊介質聲阻抗的差異和接壤面的取向、大小有關。脈沖反射式超聲波探傷儀便是根據這個原理計劃的。 2、衍射時差法超聲。是一種依靠從待檢試件內部結構（主要是指缺陷）的“端角”和“端點”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。衍射現象是TOFD技術采用的基本物理原理。衍射現象的解釋：波遇到障礙物或小孔后通過散射繼續傳播的現象，根據惠更斯原理，媒質上波陣面上的各點，都可以看成是發射子波的波源，其后任意時刻這些子波的包跡，就是該時刻新的波陣面。這種檢測方法主要有以下幾個優點：一次掃查幾乎能夠覆蓋整個焊縫區域（除上下表面盲區），可以實現非常高的檢測速度;可靠性要好，對于焊縫中部缺陷檢出率很高;能夠發現各種類型的缺陷，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確，精度誤差小于1mm;和脈沖反射法相結合時檢測效果更好，覆蓋率100%。

3、相控陣超聲。這種技術的核心工作點在于，利用雙晶方式設計的直探頭發射超聲波的晶片，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。這個晶片運作是有一定的條件，如果研發者們為其設置的條件沒有達到它所需要的標準。那么它在這項技術中就無法發揮應有的作用，無法來調節超聲波的發射方向，發射力度以及發射廣度。而一旦無法控制這些因素，超聲波會失去控制，嚴重時會傷及研究者的生命。并且這種晶片主要適用于超聲波發射頭處，這樣對超聲波的控制調節才能達到最好。由這種晶片制作的超聲波發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，這樣既能達到高效率的目標，節約能源，又能完成高成果的目標，準確地檢測到物品內需要維修的地方，并且將結果以圖片的形式呈現出來。

三、超聲無損檢測技術應用的注意事項

1、明確檢測要點。在使用超聲無損檢測技術對金屬材料焊接質量進行檢測之前，操作人員明確檢測的要點，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標準有一個全面的了解，然后通過與檢測結果的對比去評價金屬材料的焊接質量。例如，有一些金屬材料在焊接過程中產生的高溫條件下會出現焊瘤，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件的時候，要排除焊瘤這類外觀缺陷對超聲波幅顯示的影像，切實發現金屬材料焊接過程中焊縫內部出現的焊接質量問題。

2、選擇合適的檢測時間。超聲無損檢測技術的應用雖然可以為金屬材料的焊接質量提供基本的檢測保障，但是，超聲無損檢測技術的應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間，既要保證不會出現漏檢、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度和容易出現焊接質量問題的節點有一個全面的了解，在重點的焊接節點上進行金屬材料焊接質量的檢測，以此提高檢出率，保證檢測工作的有效落實。

3、加強工作人員之間的溝通。檢測人員需要加強與金屬焊接人員的溝通，對金屬焊接的目標與操作流程等具體工作內容進行明確，培養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。同時要在檢測的過程中，積極聽取焊接人員的建議，對可能出現焊接質量問題的方面進行更為細致的檢測，并且學會靈活使用不同的檢測方法，防止漏檢現象的發生，提高檢測工作的整體水平。

結束語

綜上所述，超聲無損檢測技術在金屬材料焊接中的應用，可以準確并且及時的發現焊接過程中發生的質量缺陷問題，保證金屬材料焊接的質量。具體的應用過程中要充分認識到技術的優勢特點以及局限性，科學、靈活的選擇檢測方法，以此保證檢測的效率以及準確性，為金屬材料焊接提供基本的檢測保障。

參考文獻

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