超聲無損檢測(cè)技術(shù)在金屬材料焊接中的應(yīng)用分析

劉增

【摘 ?要】超聲無損檢測(cè)技術(shù)本質(zhì)是通過超聲波與試件相互作用，就反射、透射和散射的波進(jìn)行研究，對(duì)試件進(jìn)行宏觀缺陷檢測(cè)、幾何特性測(cè)量、組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能變化的檢測(cè)和表征，并進(jìn)而對(duì)其特定應(yīng)用性進(jìn)行評(píng)價(jià)的技術(shù)。眾所周知，金屬焊接在工業(yè)生產(chǎn)中十分常見，如果金屬在焊接之后內(nèi)部存在缺陷，后果將非常嚴(yán)重，不僅僅浪費(fèi)了各種金屬材料，同時(shí)也會(huì)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)造成不良影響。為了避免這種情況的出現(xiàn)，通常情況下會(huì)運(yùn)用超聲無損檢測(cè)技術(shù)來檢測(cè)金屬焊接是否達(dá)標(biāo)。由于超聲無損檢測(cè)技術(shù)的原理簡(jiǎn)單，造價(jià)低，因此在金屬材料焊接中無損檢測(cè)技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】超聲無損檢測(cè);金屬材料;焊接;應(yīng)用分析

1超聲波無損檢測(cè)技術(shù)概述

傳統(tǒng)的無損檢測(cè)方法包括：超聲波檢測(cè)、射線檢測(cè)、渦流檢測(cè)，磁粉檢測(cè)和滲透檢測(cè)，以及激光全息無損檢測(cè)，微波無損檢測(cè)，紅外線無損檢測(cè)等。超聲具有傳播能量大、方向性好的特點(diǎn)，在介質(zhì)中傳播過程中出現(xiàn)缺陷時(shí)，會(huì)引起界面反射或聲速和能量衰減的變化。由于這種特性，因此超聲波可被用來進(jìn)行工件或焊縫的探傷并實(shí)現(xiàn)探傷的效果。在20世紀(jì)30年代，隨著電子技術(shù)與材料加工的迅速發(fā)展，石英傳感器得到了廣泛的應(yīng)用，在同時(shí)雙探頭超聲波檢測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)建立，并成功地運(yùn)用材料缺陷的檢測(cè)。超聲波檢測(cè)系統(tǒng)經(jīng)過各個(gè)方面的完善，于1950年逐步在工業(yè)上實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。尤其是1982年，微機(jī)控制探傷儀的成功研制使超聲波探傷系統(tǒng)的智能化、數(shù)字化成為一種必然趨勢(shì)。早期的超聲檢測(cè)技術(shù)主要是用于探傷，但也有其不足之處，比如在缺陷定性、定位及定量方面其可靠性和靈敏度不高，限制了智能化的進(jìn)一步發(fā)展。近年來，一些先進(jìn)的技術(shù)如缺陷定量分析、信號(hào)處理、超聲傳感器、超聲成像、檢測(cè)可靠性等在超聲檢測(cè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著超聲波檢測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的學(xué)者致力于新技術(shù)的研發(fā)與探索。

2超聲無損檢測(cè)技術(shù)在金屬材料焊接中應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)

通過對(duì)超聲無損檢測(cè)技術(shù)的原理的了解，可知超聲無損檢測(cè)技術(shù)原理簡(jiǎn)單，造價(jià)低。超聲無損檢測(cè)技術(shù)的運(yùn)用促進(jìn)了當(dāng)代工業(yè)、機(jī)械以及各種金屬制造的發(fā)展。首先，超聲無損技術(shù)在檢測(cè)過程中不會(huì)破壞金屬的特性。換言之，在檢測(cè)的過程中是自動(dòng)的識(shí)別出金屬內(nèi)部存在的缺陷，從某種意義上來說，這種技術(shù)是不存在任何風(fēng)險(xiǎn)性的。其次，超聲無損檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)速度快。眾多科學(xué)家在研究之后表明，在檢測(cè)的過程，超聲波會(huì)精確地檢測(cè)出金屬內(nèi)部存在的問題，比如金屬的接口處連接不齊、凹陷和松動(dòng)等問題，這些問題在工業(yè)生產(chǎn)上都是絕對(duì)不允許出現(xiàn)。倘若出現(xiàn)這些生產(chǎn)上的失誤后期就會(huì)變得很難完善。如果不利用超聲波識(shí)別技術(shù)，僅選用人為識(shí)別，不僅降低了生產(chǎn)效率，而且還會(huì)嚴(yán)重影響生產(chǎn)質(zhì)量。在運(yùn)用了這種新型技術(shù)以后，它的識(shí)別效果精確、快速，大大提高了企業(yè)的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)質(zhì)量。與傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)相比，超聲無損檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)充分體現(xiàn)出來。由此可見，運(yùn)用超聲無損檢測(cè)技術(shù)在當(dāng)代金屬制造業(yè)發(fā)展中具有重大意義。

3超聲無損檢測(cè)技術(shù)在金屬材料焊接中的應(yīng)用

3.1超聲無損檢測(cè)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(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)是一種重要的補(bǔ)充檢測(cè)手段，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，首先測(cè)試人員之間應(yīng)實(shí)時(shí)通信，進(jìn)行數(shù)據(jù)信息匯總;其次，測(cè)試人員與后臺(tái)信息處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信，得到科學(xué)的分析結(jié)果;最后，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)。

3.2具體應(yīng)用

3.2.1內(nèi)部缺陷

針對(duì)金屬材料內(nèi)部的缺陷問題，超聲無損檢測(cè)技術(shù)在使用的過程中能有效的檢測(cè)出來。例如，金屬材料在焊接的過程中受到不同外力的作用，使得內(nèi)部出現(xiàn)大小不同、形狀不同的缺陷問題，造成該金屬材料的質(zhì)量受到嚴(yán)重影響。在此情況下，利用超聲無損檢測(cè)技術(shù)，能有效檢測(cè)出金屬材料的內(nèi)部問題，如裂紋、氣泡、夾渣和未焊透等缺陷問題，進(jìn)而保障了金屬材料的內(nèi)部質(zhì)量安全性。

3.2.2宏觀缺陷

金屬焊接工作中產(chǎn)生的宏觀缺陷問題，主要針對(duì)的是金屬材料在物理方面所產(chǎn)生的變化，比如金屬材料的實(shí)際厚度長(zhǎng)度以及材料表面的平整度等，在這些宏觀缺陷問題中金屬焊接工作很容易產(chǎn)生不良的影響。由于在金屬的焊接過程中，金屬的材質(zhì)會(huì)受到外部環(huán)境溫度的影響，造成了一些熔點(diǎn)相對(duì)較低的材料在焊接過程中出現(xiàn)融化，進(jìn)而對(duì)金屬材料的整體厚度長(zhǎng)度等產(chǎn)生不良的影響，或者是在焊接過程中焊料會(huì)順著焊接縫向下流動(dòng)造成了焊料附著在加工材料的表面上，使得整個(gè)材料的局部厚度增加。在一些金屬的初加工過程中，這種現(xiàn)象通常情況下不會(huì)被人們所重視，但是這些金屬的精密加工流程中，金屬材料會(huì)發(fā)生一些比較細(xì)小的變化，最終對(duì)整個(gè)金屬的焊接質(zhì)量產(chǎn)生了不良的影響。因此，針對(duì)這一問題必須使用超聲無損檢測(cè)技術(shù)，對(duì)金屬表面的焊接質(zhì)量來進(jìn)行有效的檢測(cè)，由此可以看出超聲部分檢測(cè)技術(shù)，在檢測(cè)金屬表面宏觀焊接質(zhì)量方面具有較大的優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際的檢測(cè)工作中，相關(guān)檢測(cè)工作人員可以直接忽略金屬材料內(nèi)部的材質(zhì)問題，通過不同的焊接方式來對(duì)焊接口的形態(tài)進(jìn)行有效的調(diào)整，這樣可以保證后續(xù)的超聲無損檢測(cè)工作的順利開展，最終的結(jié)果顯示也更加直觀，有利于后續(xù)工作的順利開展。

3.2.3微觀缺陷

由于金屬材料的焊接技術(shù)及工藝的不同，針對(duì)不同的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)會(huì)有不同的焊接微觀缺陷存在。尤其是在局部高溫、焊接表面缺氧、冷卻環(huán)境與冷卻速度等的情況下，會(huì)造成金屬材料表面發(fā)生微觀變化，進(jìn)而影響金屬材料的焊接成果。因此，利用超聲無損檢測(cè)技術(shù)能通過超聲波來對(duì)金屬材料的焊接指標(biāo)進(jìn)行必要檢測(cè)，及時(shí)反應(yīng)焊接過程中的微觀缺陷，保證糾正措施及時(shí)進(jìn)行，促進(jìn)金屬材料的質(zhì)量穩(wěn)定和可靠。

3.3應(yīng)用舉措

第一，科學(xué)把控檢測(cè)時(shí)間與時(shí)機(jī)。雖然超聲無損檢測(cè)技術(shù)能夠?yàn)榻饘俨牧系暮附訋砀泳珳?zhǔn)的把控和監(jiān)督，但是這也并不意味著要全程都進(jìn)行超聲檢測(cè)，否則也會(huì)間接加重檢測(cè)帶來的能源消耗和成本的提高。所以有效的超聲檢測(cè)一定是適時(shí)的。檢測(cè)人員要學(xué)會(huì)觀察焊接的進(jìn)度和需求，找準(zhǔn)時(shí)機(jī)在關(guān)鍵的焊接節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行超聲檢測(cè)，尤其是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)容易出現(xiàn)問題的高危時(shí)段利用超聲檢測(cè)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟進(jìn)。第二，及時(shí)更新檢測(cè)的技術(shù)與內(nèi)容。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，超聲無損檢測(cè)技術(shù)也在不斷的進(jìn)行著革新和拓展，其精確性和穩(wěn)定性也在相關(guān)領(lǐng)域研究人員的探究和支持下不斷提高，為了更好的在金屬材料焊接中使用超聲無損檢測(cè)技術(shù)，以適應(yīng)和覆蓋更多種類的建筑材料，就需要相關(guān)人員具備先進(jìn)的思想和開放的思維，緊跟超聲檢測(cè)發(fā)展的節(jié)奏，定期接受培訓(xùn)與再教育，為金屬材料焊接引進(jìn)更加先進(jìn)的技術(shù)與內(nèi)容。

4結(jié)束語(yǔ)

總之，超聲檢測(cè)作為一種重要的無損檢測(cè)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(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，目前已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷位置、大小和尺寸的精確檢測(cè)。超聲無損檢測(cè)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(shí)，提升了企業(yè)的生產(chǎn)效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]王先政，武文亮.淺析超聲無損檢測(cè)技術(shù)在金屬材料焊接中的應(yīng)用[J].民營(yíng)科技，2018，04：41.

（作者單位：河北華建檢測(cè)試驗(yàn)有限責(zé)任公司）