浅析机械工程中焊接无损检测技术

浅析机械工程中焊接无损检测技术

邓梓健

（佛山市南海中南机械有限公司）

摘要：机械工程技术随着社会的进步和经济的持续增长不断向前发展，其中焊接工艺技术提高尤为显著。焊接技术中不仅焊接接头结构形式趋于完善，同时在检测方法上也不断改善。所谓的焊接技术主要是通过相应部位加热或是加压进行处理，在某种条件下使用合适的填充材料，让工件可以高密度结合。利用焊接的方式对部件进行处理，让部件的工序技术特性得以顺利实施。但焊接体在使用过程中可能会导致部件易受到自然或是非自然损害，再加上焊接残余应力对结构本身的影响，可能会导致结构承载能力下降，影响机械的正常稳定运行。

关键词：机械工程；焊接无损；检测技术

一、无损检测技术相关知识论述

1.内涵

无损检测技术，综合性强，可促进声、光、电、热、磁及射线等与实物相互作用，在不损坏机械设备使用性能的基础上，利用先进设备器材或技术，选用化学或物理等手段，测试与检查设备表面与内部等结构、状态与性质，该方法被称之为无损检测技术。随着现代工业的快速发展，在实际生产活动中，设备安全运行、结构质量及可靠使用等方面提出了新的要求，一定程度上为无损检测技术的应用创造了平台，根据目前情况，该技术在压力容器在用与制造等方面的检查工作中得到了广泛使用，同时在其他行业部门的应用范围不断扩大。

2.技术特点

无损检测技术应用于很多科学技术领域，实际技术应用方法多元化，除了常规的射线、超声、渗透及涡流等，还包含激光、红光及声发射等方法。在实践应用过程中，该技术多样化特点比较突出，在不损害构件性能基础上，全面分析材料物理特性的固有缺陷变化，以此评估构件表面或内部是否出现缺陷，并准确查找缺陷位置，提供多样化信息，有效分析缺陷大小与危害。煤矿企业应用该技术时，能够有效检测煤机维修、锻铸、加工切割及冲压等工作，判断其是否与规范化要求相一致，以此有效监控产品质量。因煤矿设备对过煤量有一定的要求，有目的地检测诊断重要部件，根据实际情况准确评估其应用期限，以防发生维修过剩或欠缺等问题，带来不必要的麻烦。

二、机械焊接结构常见缺陷问题分析

1.内部缺陷

在机械焊接结构中，其存在的内部缺陷问题同样也是比较常见的，并且这种内部缺陷还存在着较为典型的特殊性效果，无法直接通过目测来获取，必须要借助于相应的检测仪器设备进行分析，在当前机械焊接操作中，其比较常见的焊接缺陷问题主要包括渣质、气孔以及熔合程度不高等问题。

2.直观缺陷

在机械焊接结构中，相应的直观缺陷主要就是指能够通过肉眼直接发现的一些缺陷问题，其不需要借助于任何的监测设备就能够了解其存在的缺陷表现，比如对于焊接过程中常见的一些焊瘤、烧穿以及咬边等现象，都可以直接被发现。

3.微观缺陷

对于机械焊接结构的具体操作来看，其存在的缺陷很多都是比较细微的，在材料内部的微观组织中出现，更加无法被直接观察，甚至采用很多的检测设备也无法达到较为理想的检测发现效果。该类缺陷问题的发生主要就是因为相应焊接结构无法达到最为理想的均匀性熔合效果，比如出现结构过热或者是化学成分不均匀等现象，都会引发一些微观缺陷的产生，需要引起机械焊接结构操作人员的高度重视。

三、机械焊接结构的无损检测技术分析

1.超声波无损检测技术

机械焊接结构无损检测技术的实际应用过程中，对技术的选择是比较重要的，检测技术的选择不同所发挥的检测效果也有着相应的不同，这就要求从多方面进行考虑分析，选择适当的无损检测技术。超声波无损检测技术是应用比较广泛的技术，这是通过机械振动声波的方式进行检测机械焊接结构的，要通过机械探头的应用来发送超声波，声波在20000赫兹上下。对超声波无损检测技术的应用中，就要保障超声波在同一均匀介质当中恒速直线传播，然后进行对反应的数据信息系统化分析，保障机械焊接结构当中缺陷质量问题明确呈现。超声波无损检测技术的应用，有着比较灵活的操作度，适应性也比较强，对机械焊接结构的质量检测有着良好应用效果。

2.射线无损检测技术

射线无损检测技术主要用来探测机械焊接结构的内部缺陷。这一技术利用射线穿透性强、衰减效果弱等优点，通过发射射线族照射金属焊体，对其内部结构进行扫描，然后将扫描成像结果传输到计算机上，再利用相关软件对图像进行分析，从而探查出金属内部的缺陷。这种方法的优点是射线照射具有全面性，能够对扫描部分的所有内部缺陷都有一个较为明显的显示。但实际应用过程中，由于金属体的形状、大小、结构的个性化差异及宏观缺陷的干扰，射线扫描结果有时难以获得令人满意的图像。同时，由于射线对人体有较大的伤害，所以工作人员在现场操作过程中需要穿着专业的服装，即使这样，射线发射的危险仍处于一个相当高的水平，所以这一技术在一些焊接要求并非极高的机械结构中一般不予。

3.全系探测无损检测技术

随着全息技术的不断发展和成熟，其在机械焊接结构无损检测中，同样能够表现出理想的积极作用，其能够充分借助于激光、声学以及射线等进行全息成像，进而也就能够更为全面立体地了解机械焊接结构中可能存在的各类缺陷问题，有助于提升机械焊接操作的精确度，但是该技术的应用依然并不是特别完善，还存在较多问题需要解决，尤其是在具体数据的分析上，其需要克服的难点是比较多的。

4.电磁检测技术

电磁检测技术主要包括磁粉检测、涡流检测、漏磁检测等方法，在实际的检测工作中，主要应用磁粉检测和涡流检测两种方法。磁粉检测只能用于铁磁性的材料，工件被磁化后，当结构内部出现缺陷时，缺陷处的磁场分布会发生畸变，产生漏磁场，在合适的光照下形成目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、大小、形状和严重程度。实际操作中就通过在结构内部撒入磁粉的形式，检测磁粉在何处与漏磁场发生作用及作用的大小，从而判断缺陷所处位置及缺陷类别和程度。这种方法成本较低，操作简便，因而得以广泛应用。而涡流检测技术则主要应用电磁感应原理，实际操作中将一个通交流电的线圈深入结构内部，当焊接结构处无缺陷时，线圈通过的电流大小将是恒定的，而当焊接结构处存在缺陷时，其产生的漏磁场就会与线圈发生作用，在焊接结构内部产生涡流，改变线圈通过的电流大小，同时可以利用相关检测仪器对涡流的大小、相位及流动行程进行检测，进而对缺陷类别及缺陷的严重程度进行判定。这种方法不仅操作简便而且可靠性高，同时可提取的信息多样而具体，因而在机械焊接结构检测领域中被广泛应用。

四、机械工程中无损检测技术的实践应用

1.传动轴超声波

媒介不同时，其超声波的传播性也是不同的，由此判断检测设备材质是否完整。传动轴是汽车的一个核心构件，为了确保其合格性，通常利用超声波技术对其原材料进行检测，符合标准后才可实施锻造，半成品还要再次利用超声波进行检测，以此确保材料性能，有效排除首次检测可能存在的失误。超声波通过耦合剂进入传动轴后并进行传播，遇到缺陷，入射波传播方向改变并出现相应的反射波，探头接收到此信号后将其转换为高频电脉冲，计算机依照发射波波形、幅度与位置等，判断传动轴内部的完整性。如果存在缺陷，还会提供相应的缺陷大小、位置及其它数据。对于传动轴而言，在定位其缺陷时，X点与Y点要明确，其中X点是缺陷被发现时探头所处位置，即水平轴向；Y点是缺陷被发现时探头所处深度h，即垂直轴向。具体计算公式为：h=mD/n，其中n是第一次界面与传动轴底波间的距离；D为传动轴直径；m为第一次界面波与缺陷回波间的最大距离。传动轴没有缺陷，表面及其内部组织较密时，其可持续发出反射波；传动轴有缺陷如缩松、夹砂或有气孔等，相应发射波就会出现间断；如果其气孔较大，夹杂或太疏松、粗大的传动轴晶粒，这种反射波就会消失。

2.变速器故障振动

变速器内齿轮转动，齿轮相互啮合，形成相应振动系统，因该系统综合刚度变化有一定规律，齿轮形成周向强迫或衰减等振动，引起轴承及轴径、轴向等出现振动，轴承底座出现翘曲振动，从而引起变速器箱体出现振动。因此，振动信号来自外侧，激励源为齿轮啮合，这也是对变速器故障应用无损检测技术进行检测的基础。在实际应用中，一般将轴承座看作是变速器相同测振点，把轴承座振动视为齿轮振动，振动检测信号主要包含啮合、转动等频率、边频带谱及啮合谐谱，最为常见的是边频带谱，与其它动载共同影响齿轮，利用相互调制与累加，形成的小谱线分布有一定的规律。

3.技术应用注意事项

机械设备维修应用无损检测技术时，需要注意以下几方面问题：①技术检测对象广，方法多，有时某一对象检测过程中需要用到多种不同检测方法，由此要求检测人员必须要掌握不同的检测方法，还要全面了解各类检测方法的适用范围及相关性能，针对被检测对象，合理选择检测方法并正确评价其检测结果。对检测人员做好规范化培训，打造一支专业技能高的检测对去，为无损检测技术的广泛应用提供保障。②针对无损检测技术合理制定技术评判标准。为了进行规范化评价，制定符合机械设备无损检测技术相关的行业与企业标准，并将其看作是评价诊断结果的一项重要参考依据。③随着计算机水平的不断提高，无损检测仪器灵敏、可靠及效率等性能不断提高，各类新型无损检测仪器不断涌现，为该技术发展提供了硬件条件保障。

五、结束语

当前的机械焊接结构质量检测工作的实施当中，无损检测工作的开展就要以先进的技术应用为基础，保障无损检测质量。通过此次对无损检测技术的介绍研究，就能为实际的机械焊接结构的检测工作开展提供相应的理论依据，从而促进检测工作的顺利实施。未来的发展中，无损检测技术将会有进一步的提高。

参考文献：

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