无损检测技术在机械焊接结构件缺陷检测中的应用分析

无损检测技术在机械焊接结构件缺陷检测中的应用分析

张姣

中车齐齐哈尔车辆有限公司 黑龙江省齐齐哈尔 161000

摘要：无损检测技术主要借助特殊措施对材料施加影响，促进其出现物理特性的变化，有效判断材料内部存在问题，同时经过一系列的推断和计算，明确材料内部出现缺陷的具体位置，有利于工作人员结合检测结果对材料进行科学调整和改善。本文对无损检测技术在机械焊接结构件缺陷检测中的应用进行分析，以供参考。

关键词：无损检测；焊接结构；检测应用

引言

在激光焊接技术快速发展和广泛应用的同时，激光焊缝质量检测方法的研究也得到了更多关注。目前国内外对于激光焊缝质量的监控与检测，按照激光焊接的阶段主要分为三类：（１）焊前监控，主要侧重于对焊缝的跟踪；（２）焊接过程中的监测，在激光焊接过程中由于激光与材料的相互作用，会产生多种形式的能量，使用合适的传感器可以从中测量光学和声学过程信号。在此过程中，可以监测与提取导致焊接缺陷的重要信息；（３）焊后检测，侧重于对焊接后的焊缝进行检测。主要是由涡流、超声、射线以及视觉等无损检测技术对焊后的焊缝质量和缺陷进行检测。

1机械焊接结构中无损检测技术的应用

1.1超声波检测技术

超声波检测技术的原理是声波可在金属内部以定速进行传播，若某位置声波的传播速率发生变化，则此位置为缺陷部位。声波检测能够精准对机械焊接内部损伤情况进行测量，且不伤害设备本身。一般在检测时使用发射频率高达20000Hz的声波发射装置，并依据无损设备的声波通过时间与传播过程形成的波形做对比，分析损坏机械焊接处，根据声波的接收时间与最终声波波形，估算机械焊接处损坏的具体位置及缺陷类型。超声波检测技术精准度较高、操作简便，简要培训后即可进行检测，具有良好的安全性能，使用成本低，应用广泛。

1.2全息探测检测技术

全息探测检测技术应用全息成像，可检测出金属焊接结构内部缺陷与宏观缺陷，检测结果全面，其原理为利用激光、射线、声学等设备，将金属内部图像完全呈现出来，通过图像可直观分析缺陷位置、金属焊接材料分布情况、金属结构表面与内部结构、缺陷种类等，且呈现出的图像精准、还原度高、清晰度高，因此具有真实性、可靠性的优点，可进行缺陷位置的准确定位，并了解缺陷的形成原因，基于此选择合适的修护方法。但全息探测检测技术成本较高，且全息成像技术仍处于进步和发展中，可能存在未知的技术缺陷，目前未被广泛应用于无损机械设备焊接检测中。全息成像技术具有极高的研究价值和发展前景，能够100%还原真实检测图像，检测结果可靠真实，或许随科学技术的不断进步，全息探测检测技术在未来能被广泛应用于焊接缺陷的检测。

1.3磁粉无损检测技术

磁粉检验设备具有广泛的适用面，针对大、小焊接件都有相适应的设备，有效检验出焊接件中存在缺陷的位置、大小等信息。工作人员结合检验的缺陷信息，进行专业性分析，准确判读出焊接件缺陷问题的性质，进而制定针对性的措施，有效解决焊接件缺陷问题。该种检验技术在实际应用中成本较低，对单项和产品流水线检测都呈现出较高检测效率。磁粉检测能够有效检验出焊接件表层和浅表层的缺陷问题，但是当焊接件缺陷深度大约为1mm～2mm时，难以进行有效检验。因此，磁粉无损检测技术仅仅能够检测出焊接件表层和浅表层缺陷，对特定深度的缺陷问题不能有效检验，同时该技术在应用中，需要磁粉的附着，通常焊接件材料表面不能存在污渍和油漆等附着物。

1.4电磁涡流检测技术

检验人员应用该技术的过程中，主要采用相应设备形成交变磁场，磁场和金属工件相接触过程中，想成环状感应电流，就是电磁涡流。焊接件内部存在一定缺陷的情况下，会导致电磁涡流出现相应的变化，根据电磁涡流是否发生变化判断材料内部有无缺陷问题。检验人员采用该技术的过程中，通过设备形成涡流，同时应用其在工件的各个位置由于缺陷形成的差异性进行全面反应，明确焊接件缺陷。当电磁涡流保持平衡稳定的状态，没有发生任何变化的情况下，可以断定焊接件表面没有缺陷，相反的，如果电磁涡流发生变化，就可以判定工件表面出现变化位置具有缺陷，进而精准检验到焊接件存在缺陷位置的具体位置，在焊接检验中被大规模的应用，呈现出良好的应用效果。

1.5射线检测技术

射线无损检测技术是一种利用射线进行检测的技术，常用的射线包括X射线、γ射线等。射线通过焊缝能够将焊缝内部的情况直接呈现在屏幕上，因此，这种检测技术也被称为照相观察法。与超声波检测技术不同，射线检测技术能够将焊缝内的缺陷、损伤所在的位置及其大小直接以可视化的方式呈现出来，方便技术人员掌握并进行处理。但由于射线在通过焊缝内部时，会发生不可避免的、一定程度的衰减，且在不同的焊接材料影响下射线的衰减系数并不是一致的，所以判断焊缝缺陷时需要充分考虑到射线的衰减问题。在进行石油钻机钢结构焊缝无损检测时，射线检测技术的穿透力度、缺陷形状描绘、可视化功能都能够帮助技术人员更好的了解焊缝情况，但需要找好射线的入射角度，尽量避免使用射线去穿透厚度超过200mm的材料，以免穿透得出的结果容易出现较大的误差，不利于检测结果的判断。无论是X射线还是γ射线，在照射厚度较大、规模较大的情况下，想要清楚检测焊缝的情况需要长时间照射，这对技术人员的身体是有很大伤害的。因此，射线检测技术的应用必须要找准角度和方位。

1.6渗透检测技术

具体操作方法是在保证焊缝温度在10～50℃时，对焊缝表面涂抹渗透液，待渗透液在焊缝表面缝隙内充分流动后，技术人员再将表面的渗透液擦除，就能够在没有表面渗透液干扰的情况下观测到焊缝内部的渗透液，从而通过渗透液的存在来明确焊缝内部的缺陷所在。常用的渗透液可以是荧光质地，也可以是可着色的质地，前者可在黑暗情况下观测到焊缝缺陷，后者可在光照情况下进行。渗透检测技术是一种能够直观呈现焊缝缺陷的检测技术，操作简单，效果明显，且受到材料、缺陷位置的影响较小，但这种检测技术对于存在于内部深处的缺陷无法检测，或者说渗透液能够流进去，技术人员却无法进行有效观测，因此更多用于表面焊缝缺陷的检测。

2焊接结构构件缺陷检测方法

因为其相对明显，故利用人眼或简单的仪器就可以进行观察分析检测。其中，针对不同工作场景使用的方法也不尽相同，例如一些人眼难以直观捕捉到的情况可以借助高倍显微镜等仪器进行检测分析，涡流检测技术只能应用于可以导电的被测对象；渗透检测方法通常用于工件表面存在开口式裂纹缺陷的现象，并且加工后工件表面粗糙度也会影响检测结果。

结束语

综上所述，超声检测可检测的距离大、精度较高、可实现自动化和智能化检测，但是其结果显示不够直观、易漏检。接触式超声检测技术易受到表面状态影响，水浸式超声自动化检测技术的实现容易受到生产线的环境限制，而基于空气耦合的超声检测技术对激光焊缝的检测还处于可行性研究阶段，还未投入到工业应用的实例。虽然常规无损检测技术由于技术特点针对激光焊接质量检测中各具优势，但各自存在天然的局限性。

参考文献

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