超声无损检测技术在金属材料焊接中的应用

超声无损检测技术在金属材料焊接中的应用

吕小金

湖北弘睿鼎检测技术有限公司

摘要：在社会快速发展的同时，金属材料焊接技术也迎来了新的发展，不管是在焊接设备，还是焊接技术方面都取得长足发展，焊接结构的应用也更为广泛。特别是在制造业中，焊接技术的应用，为机械制造提供了便利条件，但是对于焊接技术本身来说，存在一定的差距，在进行焊接加工的时候，零件容易出现开裂以及变形的情况，使得结构的稳定性以及加工精度受到了影响。为了更好的促进制造工艺的提升，必须要针对金属材料焊接中存在的问题进行分析，采用先进的检测技术，提升焊接质量。所以说，应该积极的应用超声无损检测技术，来满足现代工业生产的需求，为金属材料焊接工作的开展提供便利条件，开展全面、细致的检测工作。

关键词：超声无损检测技术；金属材料焊接；应用

随着科学技术的快速发展，超声无损检测技术的应用日趋广泛，技术应用过程中的自动化处理、数字化统计、智能化分析也受到各界高度重视。为保证超声无损检测技术更好服务于金属材料焊接，正是本文围绕该课题开展具体研究的原因所在。

1超声无损检测技术概述

1.1超声无损检测技术

在工业化发展中，超声无损检测技术具有十分明显的优势，可以在一定程度上呈现出国家的工业发展水平，特别是对于金属焊接行业来说，这种技术有着明显的应用优势，可以实现金属焊接质量的提升。在超声无损检测技术的应用中，主要是借助声光电或者磁的特性，在不损坏被检测对象的基础上，保障其使用性能，了解被检测对象存在的质量缺陷，获取缺陷性质、大小以及位置等关键因素，评价其质量标准。在超声无损检测技术的广泛应用下，其在金属焊接质量检测中的作用得到了充分认可，能够为检测效率与准确性的提升提供保障，为我国金属焊接工艺的发展奠定了坚实基础。

1.2超声无损检测技术的特点

对于超声无损检测技术来说，作为一种现代新型的检测技术，在金属材料检测中，能够在内部形成声波，在保证金属材料性能的同时，检测其中存在的缺陷。从超声无损检测技术的特点来看，主要体现在保证金属材料焊接后的稳定性，同时可以做到精准检测。通常来说，在材料检测过程中，检测技术的应用容易损害材料自身的性能，比如在取样检测中，必须要取下一定的材料，开展相应的检测工作，这种损伤是不可逆的，对材料的性能产生了一定影响。而在超声无损检测技术下，能够有效的解决这一问题。在机械制造过程中，工作人员能够利用这一技术特点，根据金属结构检测中反馈的数据，综合评估金属内部焊接过程中的金属状况以及风险性。在超声无损检测技术的应用下，可以弥补传统检测技术存在的不足，从而在保护金属材料的同时，开展构造检测工作，获取精准的检测结果。当前，超声无损检测技术体系已经比较成熟，这就需要在进行金属焊接检测的过程中，应该结合实际情况，合理的选择检测手段，实现检测工作的效率与准确性。

2金属材料焊接中超声无损检测技术的具体应用

2.1检测内部缺陷

在金属材料内部缺陷检测环节，超声波技术应用原理为：向金属材料深处发射超声波束，在波束碰到缺陷部位和材料底面时分别发射反射波，在荧光屏上形成脉冲波形，根据波形变化情况判断是否存在质量缺陷，识别缺陷类型、大小、位置等具体信息。同时，除超声脉冲反射法之外，还可选用根据入射声波振幅转变情况来识别质量缺陷的穿透法。一般情况下，检测人员应使用A型显示脉冲反射式超声波探伤仪，检测分辨率为0.01～1mm，检测局限为1.0～15000mm。随后，根据金属材料的材质、类型来选择超声波波型，如在检测中厚板、金属铸锭与大型锻件时使用纵波，在检测薄板时使用板波，在检测存在表面划伤、焊缝裂纹、轴向裂痕等质量缺陷的金属管材时使用横波。最后，根据超声波探伤仪显示屏上所显示反射旌旗灯号高度、是否存在反射旌旗信号、射入与反射旌旗信号距离等信息来判断反射面与其他部分是否存在质量缺陷，掌握缺陷位置、大小形状等信息。

2.2检测宏观缺陷

金属材料的宏观缺陷是在焊接期间受到高温条件、工艺操作等因素影响而形成的质量缺陷，常见宏观缺陷包括翻皮、轴心晶间裂纹、金属瘤、气泡等。其中，翻皮缺陷是因焊接期间在液态金属中翻入表面氧化膜、凝固前未浮出而在材料表面形成的重叠表皮，有着周围分布气孔与夹杂物、由密集空隙及夹杂物组成条带的宏观特征。轴心晶间裂纹表现为在材料中心点形成向外发射分布裂纹，形成原因为液态金属凝固时产生过大热应力，有着自坯料中心向各方延伸蜘蛛网形条纹的宏观特征。金属瘤是金属材料在高温条件下形成液态金属传输至母材，在自然冷却后，液态金属形成大小不一的金属瘤，对材料连续性和宏观完整性造成负面影响。而气泡是在金属材料凝固期间因释放气体而在表面或内部形成气泡，有着在皮下呈分散状分布细长裂纹的宏观特征。在金属材料宏观缺陷检测环节，可选择采取衍射时差、超声特征扫描成像、超声波脉冲反射等方法，如应用超声特征扫描成像方法，直接在显示屏上成像被检材料，在图像上标注分层、夹杂、气泡、翻

皮等宏观缺陷。同时，不同宏观缺陷检测项目的检测方法及原理存在差异。例如，在超声检测夹杂缺陷时，向金属材料中穿入超声波，一部分声波直接透射材料夹杂区域，另一部分声波在传播期间遇到夹杂物时出现反射现象，对缺陷回波的相位、反射率、底面回波幅值进行分析，绘制夹杂缺陷波形图，以此来判断焊缝部位是否存在夹杂物。而在超声检测气泡缺陷时，金属材料在焊接期间可能会裹入空气而在表面、内部形成气泡，相比于金属材料，气泡的透射率几乎为零，因而可以采取超声检测技术，向金属材料射入超声波束，波束在穿过气泡缺陷区域时形成缺陷回波，且底面回波随之降低，根据底面回波降低程度来判断气泡大小。

2.3检测微观缺陷

金属材料的微观缺陷是因内部原子结构未按照周期性排列晶体而形成的内部缺陷，常见缺陷包括晶格错位、微裂纹、焊接面氧化等，这类微观缺陷对检测精度有着极高要求，常规超声检测与其他技术手段缺乏适用性，难以识别到全部微观缺陷和掌握缺陷具体信息。因此，在金属材料微观缺陷检测环节，需要应用到新型的非线性超声检测技术，从获取缺陷部位频域信息角度着手，声波在理想均匀介质中传播时的波形不会改变，仅相位、振幅有所改变，而当声波在非理想、不均匀介质中传播时，声波将出现凝聚、分岔、空化等现象，且单一频率声波出现畸变情况，声波间产生相互作用，以此来识别微观缺陷，提升检测灵敏度。同时，非线性超声检测技术由声弹性、声散射声、有限幅度、波束混叠调制、共振方法组成，不同方法的操作方式、检测机理有所不同，必须加以全面掌握。例如，在应用波束混叠调制方法时，在金属材料中相向传播两列波，分别为高频波率和低频波率，在两列波相遇时不发生作用、未形成新的频率成分时，表明金属材料不存在微观缺陷。而在两列波相遇时发生作用，频率上形成新的成分，出现非线性调制现象时，表明金属材料存在微观缺陷。

结语

在开展金属材料焊接质量检测的过程中，通过积极的应用超声无损检测技术，可以借助超声波的传播与反射特性，对被检测物体的形状与外观进行分析，实现检测工作准确性与精准度的提升。通过发挥出超声无损检测技术的优势，能够对金属材料焊接中存在的问题进行分析，同时实现焊接精准性的提升，积极的与焊接人员配合，制定合理的检测方案。

参考文献

[1]马俊.超声无损检测技术在金属材料焊接缺陷检测中的应用[J].中国金属通报，2019（3）：195-196.

[2]郑柚龙.金属材料焊接中超声无损检测技术的有效应用探究[J].科技风，2019（6）：125-126.