金属材料超声无损检测技术应用

金属材料超声无损检测技术应用

唐沿扩

宝钢湛江钢铁有限公司524000

摘要：在工业生产中，金属材料非常常见，而其质量对所生产产品的质量有着最直接的影响，因此，在实际的工业生产过程中，要全面确保所用材料的质量完全符合相关标准和要求，从而确保生产产品的质量，超声波无损检测技术是目前金属材料质量检测的一种高效技术，不仅可以检测金属材料的内部缺陷，还可以检测材料的微观部分。本文以超声无损检测技术为切入点，对超声无损检测方法进行分析，最后分析金属材料超声无损检测技术的实际应用。

关键词：金属材料；超声无损检验；焊接工艺应用研究；

1.超声无损检测技术的基本概述

1.1超声无损检测技术原理

超声波无损检测技术的原理是将高频声波引入金属材料中，通过信号传播和反射来检测内部缺陷、腐蚀、裂纹等问题。超声波检测用于检测金属材料的内部无损性能，并通过信号处理和分析确定材料中缺陷的大小、形状和位置。超声波检测的原理是基于超声波在材料中的传播速度和信号反射消失的特性，基于从材料内部反射回来的信号，可以确定缺陷的位置和形状。常见的超声波检测技术包括纵波、横波和横波。

1.2超声无损检测算法

超声波无损检测算法主要包括以下几个过程：（1）理论模型的建立，在建立理论模型时，主要使用超声波信号，这种超声信号主要是由不同空间中的原始信号、残差信号和结构信号等各种信号的多重干扰和影响形成的，并利用高斯函数完成超声信号模型的构建；（2）超声信号模拟，结合构建的超声信号模型，有效地将噪声与不同带宽的噪声相结合，利用Matlab软件完成相关程序编写，并不断降低目标信号的噪声，同时，还采用线性处理对噪声信号进行去噪，确保信号在传播过程中表现出良好稳定的波动幅度。

2.超声无损检测方法

2.1连续波透射法

连续波传输法需要使用两个探头，探头需要放置在被测物体的两端，其中一个探头将连续向被测物体发射超声波，另一个探头接收超声波，如果接收探头获得的信号比较强，则表明被测部件完好无损；如果被检测部件内部有小缺陷，一些超声波会被反射出去，接收探头获得的信号会相对较弱；如果被检查部件内部存在超过声束横截面的显著缺陷，声波将被缺陷完全反射，导致接收探头无法接收信号，这种检测方法的应用具有声路衰减小、无盲点的优点，但无法通过这种方法确定缺陷的位置，而且灵敏度不高，在实际操作中更加繁琐。

2.2共振法

共振法主要是利用试件的共振特性实时判断和分析试件中的实际缺陷，并将声波传输到被测物体，当试样的厚度和超声波半径之间存在整数倍关系时，当反射波和入射波之间的相位相同时，就会发生共振，并且会发生一定的共振频率，如果试样中存在缺陷，则需要实时改变试样的共振频率，并计算试样的最终厚度，通过使用这种检测方法，可以确保最终检测结果的准确性，由于该方法检测结果精度高，所用设备操作简单，完全满足厚壁测量的要求。此外，当工件的厚度发生显著变化时，会引起共振消失现象，这适用于板中的内部夹层等缺陷检测领域。

2.3脉冲反射法

脉冲反射法主要使用超声波脉冲波，并应用反射原理检测不同介质界面中的缺陷工件，在这个过程中，需要使用具有发射和接收功能的转换器，并在荧光屏上显示接收到的信号，如果组件中没有缺陷，荧光屏将显示底波B和起始波T；如果存在小于声束横截面的缺陷，缺陷F将显示在荧光屏上。缺陷的声音路径与F波在时间轴上的位置密切相关，因此可以准确判断缺陷在试样中的位置。缺陷反射方向角和反射面积与缺陷当量直接相关，因此，缺陷当量可以通过缺陷反射方向角度和反射面积的大小来评估；如果缺陷大于光束横截面，则所有声能都被反射，荧光屏将显示大的缺陷波和初始波。

2.4脉冲透射法

脉冲传输法要求在试件两侧安装带有主体和接收器的探头，并且两个探头的声轴必须保持在一条直线上，试件和探头可以很好地耦合，然后结合试件超声穿透后的能量波动，可以合理地判断试件的内部质量，当被测部件内部没有缺陷时，荧光屏将显示具有一定幅度的回波脉冲B和初始波T；当被检查部件的内部缺陷较小时，由于缺陷对声波的阻碍，回波信号的振幅减弱；当被测部件内部存在大于声束横截面的缺陷时，荧光屏上将不会有回声信号，并且将显示初始脉冲T。

3.金属材料超声无损检测技术的应用

3.1合理选择超声无损检测方法

金属材料的外形、内部性能、尺寸等各不相同，在应用金属材料时也可能存在某些缺陷。因此，检测人员应在实际使用前对超声波无损检测技术进行反复检测和验证，最终选择最佳的检测方法。在具体应用过程中，超声波无损检测技术可以从两个方面考虑：（1）不需要考虑材料本身的潜在缺陷，可以直接选择合理有效的方法；（2）在金属材料的检测过程中，要考虑检测技术和改进现有缺陷问题，适当结合相关检测方法，发挥互补作用。

3.2升级超声无损检测方式

将超声无损检测技术应用于金属材料检测时，需要对超声无损检测进行进一步升级，当前，随着科学技术的快速发展和进步，许多技术都有重大改进，现有的超声波无损检测技术在检测结果上也获得了很高的精度，其检测设备也在逐步实现一体化，在识别金属材料缺陷时，要研究和分析新的检测技术，不断优化和调整检测方法，以确保金属材料缺陷检测工作的持续高效发展。

3.4注意事项

在将超声无损检测技术应用于金属材料并分析检测结果的过程中，应注意以下几个方面：（1）在具体应用过程中，严格按照设计图纸的相关要求应用该技术，并按照超声无损检测标准进行检测；（2）基于超声波无损检测技术的时间应用，确定了工业生产的各个阶段和步骤，以实现对工件实际应用的有效检测；（3）在应用超声波无损检测技术实现定位时，检测结果是根据定位位置来确定的；（4）在应用超声波无损检测技术检测金属材料的过程中，需要准确分析反射波的振幅值，以确保超声波的完整性和准确性。

4.金属材料焊接中超声无损检测技术的实际应用

4.1做好探测面的修整工作

为提高检测工作的有效性，应彻底清除检测表面的油污、铁锈和腐蚀物质、氧化物等，应使用砂轮打磨深坑，并根据金属材料的厚度和超声波探头的角度明确调整的宽度，检测工作的基本保障应通过调整方法来完成，之后，要集中精力控制探头的注入点，为了防止由于制造商的偏差或磨损问题导致注射点与标记位置之间的偏差，应准确测量注射点的情况，以确保精确控制，同时，要根据测试工作的要求，对斜探头的K值和注入点的精度进行处理。

4.2DAC曲线绘制

由于焊接缺陷的大小不同，在声音路径和回声幅度方面也存在显著差异，在超声波检测过程中，缺陷的存在主要取决于回波振幅的高度，因此，要根据回波振幅进行校正，通常通过创建距离振幅曲线（DAC曲线），钢焊缝的手动超声波检测方法和检测结果分级要求使用3X40横向通孔试块绘制DAC曲线图，在测试过程中，首先需要将探伤调整到最大范围，并根据深度和水平距离调整比例极限，根据材料的厚度和曲率选择合适的对比试块，试块中的深度等于测试深度，为了提高测试结果的准确性，要找到最大辐射波高并将其用作面板中的辅助标记，并创建衰减分段曲线。

4.3灵敏度验证

在对焊缝及曲面进行超声探伤后，需对探伤的灵敏度进行检验，如表面耦合损失、材质衰减等与试验数据不符时，需进行灵敏度检验，检测速率不得大于15cm/s，相邻探针运动间距不得大于10%；纵向探测时，探头垂直于焊缝中心线，在运动时，需将探针前、后、左、右扫描、定点转动等多种探测手段，对缺陷的位置、形态进行观测。如果反射波的振幅超过一定量，则可以将其评估为缺陷，因此要确定其位置、最大反射波振幅面积和长度，在调整时间基线的水平距离的过程中，可以通过显示屏直接确定最大反射波的水平距离，对于超过定量极限的信号，要仔细识别是否存在缺陷特征；对于怀疑有缺陷的信号，需要添加动态波形，并将其与焊接过程相结合进行判断，如果不能做出准确的判断，可以结合其他检查方法来辅助判断。GB16278-647标准要求焊缝质量不过关需要返修处理；外观缺陷的修复时间相对较短，可以通过碳弧气刨去除，为了防止裂纹扩展，要增加刨削深度，并完全消除刨削深度，抛光后进行焊接，然后进行复检，一般情况下一条焊缝只允许返修两次。

4.4超声无损检测技术在金属材料焊接成型应用中的注意事项

为保证超声无损探伤技术在金属材料焊接成形中的应用，必须对其质量进行严格的控制。另外，在超声无损检测中，要选用符合先进焊接工艺的工艺，保证检测工作的顺利、合理，在试验的过程中，还要对金属制品进行试验，保证各参数之间的适当配合，以保证超声非破坏试验所得到的试验结果的合理性和准确性，同时，在采用超声非破坏试验时，要保证装置和探头的精度，否则，由于检测仪器的误差等，比较隐蔽，使得检测结果没有任何实用价值，既费时又费力，又会提高成本，还会降低生产效率。所以，为了保证超声无损检测的精度，必须对其进行检测。超声无损探伤是一项与时代同步的前沿技术，它已经被广泛地用于金属材料的焊接成形检验，极大地促进了我国金属制品的质量水平，但是，目前国内的超声无损探伤技术还远远落后于国际水平，所以，需要国家在这一领域以及科研工作者以及使用人员的合作，使超声无损探伤技术能够更快地发展起来，达到与国际标准接轨的目的，从而增强我国的金属产业在市场中的竞争力。

结束语

综上所述，将超声波无损检测技术应用于金属材料的检测，可以在一定程度上提高金属材料资源的利用率，对我国经济建设和发展具有非常重要的促进作用和意义随着当前科学技术的不断更新和进步，超声波无损检测技术日趋成熟，应用效果突出，尤其在工业领域中材料的检测方面发挥着极为重要的作用，相信在日后的发展中还有着更为广阔的前景。

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