金屬材料焊接中超聲無損檢測技術(shù)的有效應(yīng)用探析

摘 要：金屬材料的焊接技術(shù)應(yīng)用于大到航空航天事業(yè)、石油生產(chǎn)工業(yè)、機(jī)械制造業(yè)、核工業(yè)，小到現(xiàn)實(shí)生活中的鋼材結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格要求焊接技術(shù)的質(zhì)量，對產(chǎn)品的使用性和安全性具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。金屬材料焊接中超聲無損檢測技術(shù)主要是對在焊接中可能存在的問題進(jìn)行的檢查和分析。超聲無損檢測技術(shù)主要是針對焊接材料的內(nèi)部焊接缺陷、外部焊接缺陷、大到宏觀焊接和小到微觀焊接缺點(diǎn)。隨著我國焊接材料技術(shù)的不斷發(fā)展，超聲無損檢測技術(shù)也在金屬材料焊接中發(fā)揮著越來越重要的作用。

關(guān)鍵詞：金屬材料焊接；超聲無損檢測；焊接缺陷

近幾年來，我國經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)的快速增長和金屬材料的焊接技術(shù)的發(fā)展，以及焊接方法的創(chuàng)新和改進(jìn)，焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來越廣泛。在制造行業(yè)的生產(chǎn)中都大量應(yīng)用焊接技術(shù)，焊接技術(shù)本身又具有一定的缺陷性，用焊接技術(shù)加工過的工件容易產(chǎn)生焊接變形和開裂現(xiàn)象，這樣就對結(jié)構(gòu)的承載能力、加工精度和尺寸穩(wěn)定性產(chǎn)生一定的影響。為了在生產(chǎn)加工過程中及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問題，并更好地解決問題，這需要先進(jìn)的檢測技術(shù)檢測焊接程度的安全性，這就體現(xiàn)了超聲無損檢測技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的地位和作用。超聲無損檢測的頻率為0.4-25兆赫茲，在這些頻率中用的最多是1-5兆赫茲。

1 金屬材料在焊接過程中使用超聲無損檢測的必要性

金屬材料在焊接過程中存在很多問題，其中最主要是三方面：內(nèi)部缺陷、宏觀缺陷、微觀缺陷。為了更好的分析使用超聲無損檢測的重要性，首先我們先來詳細(xì)看看這三方面的缺陷問題。

1.1 金屬材料焊接中的內(nèi)部缺陷

金屬材料焊接結(jié)構(gòu)的內(nèi)部缺陷主要是：在工件焊接途中把熔渣殘余留在焊縫中的夾渣，還有一個(gè)是在材料焊接過程中。把氣體包裹在融化的金屬內(nèi)，導(dǎo)致形成的氣孔。再一個(gè)就是在工件焊接過程中材料與材料之間形成的裂痕。

1.2 金屬材料焊接中的宏觀缺陷

金屬材料焊接結(jié)構(gòu)的宏觀缺陷主要是：在焊接過程中的液態(tài)金屬從焊縫中流到加熱不均勻或未熔合的母材上，等到冷卻后形成的金屬瘤。在焊接過程中熔化的深度超過工件厚度，導(dǎo)致熔化金屬在焊縫的背面流出，形成的穿孔。

1.3 金屬材料焊接中的微觀缺陷

金屬材料焊接結(jié)構(gòu)的微觀缺陷主要包括：在焊接過程中，由于焊接工藝不標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致焊接區(qū)局部受熱時(shí)間過長，使得焊接晶粒變大的過熱狀況。溫度過高并且長時(shí)間停留在焊接處，使得表面發(fā)生氧化或部分表面熔化的過燒現(xiàn)象。在焊接過程中，由于受熱循環(huán)不均勻造成的內(nèi)部成分向一方聚集的偏析現(xiàn)象。

2 超聲波檢測在無損檢測焊接過程中的應(yīng)用

2.1 超聲波檢測技術(shù)原理

超聲波檢測技術(shù)是利用物體本身或著自身缺陷的回聲特性對超聲波傳播的影響，來檢測物體的某些物理性能的變化。超聲波檢測法利用了介質(zhì)的聲音傳播特性，比如聲速、衰減系數(shù)、聲阻抗等， 與某些物體的工業(yè)非正常聲學(xué)，比如強(qiáng)度、彈性、硬度、密度、溫度、粘度、濃度、流量、流速和厚度等，之間存在的某種內(nèi)在聯(lián)系，以便于利用它們之間的相互關(guān)系，通過對這些聲音的比對進(jìn)而得出結(jié)果。根據(jù)接收的超聲波信號，分析被檢測的物體內(nèi)部是否存在缺陷。

2.2 超聲波檢測技術(shù)的特性

超聲波檢測技術(shù)具有檢測范圍廣、檢測深度大、傳輸速度快，不僅對人體無害而且方便各種場所的使用，使用超聲波檢測技術(shù)方便產(chǎn)品質(zhì)量的改進(jìn)，對產(chǎn)品質(zhì)量存在的問題能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)，提高產(chǎn)品的安全性。在金屬焊接中使用超聲無損檢測技術(shù)，可以根據(jù)聲波的細(xì)微變化，來判斷焊口的好壞，檢測焊接是否存在問題或者隱患。所以說，超聲無損檢測是金屬焊接行業(yè)一項(xiàng)重要?jiǎng)?chuàng)新。

2.3 傳統(tǒng)超聲無損檢測技術(shù)的缺點(diǎn)及現(xiàn)在的改進(jìn)

超聲無損檢測技術(shù)是現(xiàn)代無損檢測其中重要方法之一，在各類工程中被廣泛的應(yīng)用。但是其本身的常規(guī)超聲無損檢測的局限性，又帶來了我國超聲檢測在設(shè)備和技術(shù)方法研究的緊迫壓力。一個(gè)是在設(shè)備中的開發(fā)，一個(gè)是技術(shù)方法中的創(chuàng)新，為了避免傳統(tǒng)超聲檢測的局限性，超聲頻域分析法改進(jìn)無損檢測的傳統(tǒng)，超聲頻域?yàn)槌暉o損檢測技術(shù)打了一針興奮劑，在一定程度上發(fā)揮了變革的作用。但是又于超聲檢測信號本身所帶來的特點(diǎn)，比如信號持續(xù)時(shí)間很短，只有幾微秒，信號發(fā)送頻率很高能達(dá)到數(shù)兆赫茲，發(fā)送信號比較弱和容易受外界信號的干擾等，這就使得在采集信號和進(jìn)行頻譜分析時(shí)，不能等同于一般信號的處理。

2.4 在金屬焊接超聲無損檢測中的選型注意事項(xiàng)

要進(jìn)行焊接超聲無損檢測時(shí)要做的準(zhǔn)備，首先要知道圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中對焊接的技術(shù)要求，選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行超聲無損檢測，比如現(xiàn)在我國在鋼結(jié)構(gòu)驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)是GB50205-95鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范，就分為三個(gè)級別，每個(gè)級別都有其具體的要求。其次還應(yīng)該知道檢測的時(shí)間，才可以進(jìn)行焊縫探傷檢驗(yàn)，另外還應(yīng)該知道工件的材料厚度，只有清楚了工件的具體要求，才可以進(jìn)行超聲無損檢測工作。例舉對3mm的鋼板焊縫來說：根據(jù)GB/T11345-1989的規(guī)定，焊縫超聲檢測DAC曲線是根據(jù)儀器探頭系統(tǒng)和對比試塊數(shù)據(jù)繪制的，把直徑為3mm基準(zhǔn)繪制反射體的距離波幅曲線，即DAC基準(zhǔn)線，記錄相同尺寸的孔在不同深度的反射波聲壓幅值，然后以深度（mm）作為橫坐標(biāo)，波幅（dB）作為縱坐標(biāo)繪制圖形。每一個(gè)探頭都必須通過RB-2對比試塊測的橫通孔的反射波幅值，得到DAC基準(zhǔn)曲線。一般來說按中級靈敏度調(diào)節(jié)，將基準(zhǔn)DAC調(diào)低16dB作為評定線，把基準(zhǔn)DAC調(diào)低10dB作為定量線，把基準(zhǔn)DAC調(diào)低4dB作為判廢線。經(jīng)過調(diào)低若干個(gè)dB值，得三條DAC曲線組。

3 結(jié)束語

焊接超聲無損檢測技術(shù)對金屬材料焊接行業(yè)發(fā)揮了革命性的作用，在機(jī)械工業(yè)和制造工業(yè)中也越來越受到重視，現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，超聲無損檢測技術(shù)已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家工業(yè)焊接領(lǐng)域發(fā)展水平重要尺度之一，超聲無損檢測技術(shù)能更好的實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約型環(huán)境友好型社會，符合資源節(jié)約型社會的發(fā)展趨勢。

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作者簡介：宮宇帝（1987-），男，遼寧沈陽人，學(xué)歷：本科，沈鼓集團(tuán)，研究方向：金屬材料科學(xué)。