無損檢測技術在焊接檢驗中的應用

李濤

摘 要：無損焊接技術的應用，對于焊接檢驗意義重大，一方面它提高了焊接檢驗的準確性以及工作效率，另一方面促進了焊接檢驗技術的進一步發(fā)展。文章描述了無損檢測技術的發(fā)展情況，并對無損檢測技術在焊接裂紋檢測中的應用做了詳細的闡述，以期能夠促進無損技術的進一步發(fā)展以及焊接檢驗的進步。

關鍵詞：無損檢測；焊接檢驗；應用

現代科學技術的進步，為無損檢測技術的發(fā)展奠定了基礎，隨著各種常規(guī)無損檢測技術的不斷改進，各種技術彼此之間相互借鑒，實現優(yōu)勢互補，使得無損檢測技術的發(fā)展更加快速，在實際焊接檢驗中的應用，也更加廣泛。

1 無損檢測技術概述

無損檢測的實質是，不損害被檢測對象的結構、性能，利用材料具有的特殊結構或特點所引起的物理反應的變化，如光、熱、電等方面，達到對其進行檢測的目的。無損檢測技術實際上一門跨學科的檢測技術，他對于對象的檢測要依靠一些技術，分析材料構建內部的物理變化，確定缺陷的存在，無損檢測的發(fā)展經歷了三個階段，已由無損檢查（NDI）經無損檢測（NDT）、材料的無損表征（NDC）發(fā)展到無損評估（NDE）。

目前五大常規(guī)無損檢測方法有：射線檢測（RT）、超聲檢測（UT）、磁粉檢測（MT）、滲透檢測（PT）、渦流檢測（ECT）。

焊接，是一種特殊的物理冶金過程。現代焊接無損檢測，主要是對焊接過程中，對影響焊接構建質量的因素進行檢測。焊接過程中，影響焊接質量的因素比較多，除了焊接工藝、焊接設備，還有冶金因素、殘余應力的影響，使得焊接構件產生不同程度、不同類型的缺陷，對其使用性能以至壽命產生不利的影響。

2 無損檢測技術在焊接裂紋檢測中的應用

2.1 射線檢測（RT）

作為五大常規(guī)無損檢測方法之一的射線檢測（RT），在工業(yè)上有著非常廣泛的應用。

工件局部區(qū)域存在缺陷，它將改變物體對射線的衰減，引起透射射線強度的變化，這樣采用一定的射線檢測方法，利用膠片感光，來檢測透射線強度，就可以判斷工件中是否存在缺陷以及缺陷的位置、大小。射線檢測由于有底片圖像，檢測結果比其他檢測方法顯示直觀，檢測結果可長期保存，檢測技術和檢測工作質量可以自我監(jiān)督，適用于體積型缺陷。

目前有射線檢測常用的有：X射線和γ射線（Ir192、Se75、Co60等），射線檢測裂紋靈敏度較高的是X射線和γ射線（Se75）。

射線檢測影響裂紋檢出率的主要因素：開口寬度平；裂紋與射線束的角度β。檢出裂紋的能力主要取決于裂紋自身關鍵參數中的開口寬度W，以及裂紋與射線束的角度θ。裂紋的自身高度d和所使用的透照參數也是重要因素。一般來說，開口寬度小的裂紋在任何情況下均不大可能被檢出，除非是在很薄的試件中。開口寬度為0. 025mm數量級的裂紋可檢出的最大傾角為10°，這還取決于裂紋自身的尺寸和形狀。在使用γ射線檢測時需注意使入射的射線與裂紋方向保持平行；當γ射線方向與裂紋傾抖時，會使裂紋影像變寬、顏色變淡；裂紋面與射線近乎垂直時、缺陷很難被檢剛出來“常見的焊接裂紋影像一般呈折線條或略帶據齒狀的細紋，輪廓分明，兩端尖細且顏色較淡，中間稍寬且顏色較深，有時出現樹枝狀影像，可在膠片上觀察焊接裂紋。由于X射線對人體有害，必須采取有效的安全保護措施。

2.2 超聲波檢測

超聲檢測（UT）也是五大常規(guī)無損檢測方法之一。超聲波傳播到金屬與缺陷的界面處時，就會全部或部分反射，接收器可對反射波進行分析，就能異常精確地測出缺陷來，并且能顯示內部缺陷的位置和大小，測定材料厚度等。

脈沖反射檢測法通常用于鍛件、焊縫等的檢測。可發(fā)現工件內部較小的裂紋、夾渣、縮孔、未焊透等缺欠。被檢測物要求形狀較簡單，并有一定的表面光潔度。

超聲檢測法的優(yōu)點是：穿透能力較大，對面積型缺陷如裂紋、夾層等，檢測靈敏度較高，并可測定缺陷的深度和相對大小；超聲檢測的適應性強、對人體無害、適合于戶內外環(huán)境作業(yè)。缺點是：不易檢查形狀復雜的工件，要求被檢查表面有一定的光潔度，并需有耦合劑充填滿探頭和被檢查表面之間的空隙，以保證充分的聲耦合。對于有些粗晶粒的鑄件和焊縫，因超聲波在材料中傳播時受金屬組織體積（特別是晶拉大小）的影響很大，易產生雜亂反射波而較難應用，不適用于檢測焊縫存在各向異性、組織粗大的奧氏體不銹鋼焊接件。超聲檢測對檢驗人員要求較高，須有一定經驗的人員來進行操作和評定檢測結果。

2.3 磁粉檢測（MT）

磁粉檢測主要應用于檢測鐵磁性材料和工件表面或近表面裂紋。其具有敏感度高、方便操作等優(yōu)點，但是隨著材料內部缺陷的的深度增加，敏感度發(fā)生變化。對于材料檢出率降低。因此，磁粉檢測技術，若是應用于特厚的鋼板，或是焊接性能較差的鋼種，焊接過程中應該多次檢驗，以保證焊接的每一層都沒有裂紋等問題。另外，為了保證檢測質量，在進行磁粉檢測前，要確保檢測區(qū)域的清潔，對焊縫區(qū)、熱影響區(qū)的表面污垢等，使用干粉或者清洗液進行處理，避免這些污垢對檢測結果造成影響，清洗后等焊縫干燥在進行磁粉檢測。

2.4 滲透檢測（PT）

區(qū)別于磁粉檢測，滲透檢測的范圍，不僅僅局限于焊接件的表面開口裂紋，其滲透性可以對其他材料如奧氏體鋼等進行檢測。滲透檢測技術同樣具有靈敏度高、操作簡便等優(yōu)點，但是其滲透性的使用，要求其在檢測前在被檢測材料的表面涂抹滲透劑。值得注意的是，滲透劑涂抹過程要均勻，這樣才能保證檢測效果的準確無誤差，滲透劑的涂抹一般選擇刷涂法或噴罐法，在刷涂前首先要確保材料表面清潔，沒有污漬。涂抹均勻之后，等待滲透劑滲入，針對不同的材料、涂抹方式以及滲透劑的種類、溫度等，滲透時間不盡相同，適當一般在一小時以上，才能保證檢測效果。另外，要根據實際情況，適當的調整滲透時間。比如，在外界溫度較低的情況下，適當延長滲透時間，外界溫度如果比較高，滲透時間的調整相對較短的間隔。（如：NB/T47013.5中規(guī)定：滲透劑的溫度和工件表面溫度應該在5℃～50℃的溫度范圍，在10℃～50℃的溫度條件下，滲透劑持續(xù)時間一般不應少于10min；在5℃～10℃的溫度條件下，滲透劑持續(xù)時間一般不應少于20min或者按照說明書進行操作。當溫度條件不能滿足上述條件時，應進行非標準溫度的對比試驗。）干燥時間通常為5min～10min。焊縫檢測推薦的顯像時間一般不小于10min，且不大于60min。滲透檢測的特點決定了它具有檢測結果較為直觀的優(yōu)勢。其不足之處在于，材料表面的粗糙度往往影響滲透，從而對缺陷的檢出率難以把握。

2.5 渦流檢測（ECT）

渦流檢測，顧名思義，就是采用多頻渦流或脈沖渦流對材料進行檢測。渦流檢測具有其他檢測技術所不具備的優(yōu)勢，即檢測過程不用去除表面涂層。但是渦流檢測要求探頭垂直于被檢工件，才能保證檢測結果不被其他信號干擾，然而實際檢測過程不能完全做到這一點，所以檢測結果往往存在誤差。除此之外，焊縫表面高低不平和熱影響區(qū)表面的不清潔等，都容易對絕對式探頭的磁導率產生影響。但是隨著技術的發(fā)展，科研技術逐漸克服探頭不垂直甚至搖擺對檢測結果的影響，研發(fā)出基于復平面分析的金屬材料焊縫渦流檢測技術，使得渦流檢測技術應用到多方面。

2.6 無損檢測新技術

無損檢測新技術指的是最新研發(fā)的用于焊接檢驗的紅外熱波、激光全息和微波檢測技術。這三種技術可以針對不同的焊接材料、不同的焊接類型進行針對性的檢驗。比如，紅外熱波技術用于焊縫表面垂直并完全閉合的裂紋進行檢測；激光全息干涉測量技術的應用更加廣泛，技術更加先進，它的檢測過程完全避免了探頭于焊接零件的接觸，并且打破了其他幾種檢測技術的局限性，對構件表面的粗糙度、缺陷的深度、構件的形狀等完全沒有要求，檢測結果不受這些因素的影響，結果準確率高。目前，激光全息技術已應用于印制電路板內的焊接接頭、壓力容器焊縫質量的檢測。微波檢測，顧名思義，以微波為載體，對焊接材料進行檢測。微波在檢驗結果、檢驗的范圍上擴大了，它除了用來定位工件內的裂紋，還可以測定裂紋的尺寸。以上三種技術，是目前應用最為廣泛的無損檢測技術，并且隨著科學技術的發(fā)展，客觀因素、條件等對檢測技術的影響越來越小，科研人員甚至可以打破各項技術的局限性，對多種檢測技術進行融合，實現優(yōu)勢互補。

3 結束語

除了上述幾種檢測方法技術以外，其他檢測技術還包括：聲發(fā)射檢測（AE）、衍射時差法超聲檢測（TOFD）、漏磁檢測（MFL）等。這些檢測技術方法都有各自的優(yōu)勢與不足，因此檢測技術的使用過程中，要注意方法，盡量針對不同的焊接材料、焊接設備選擇合適的檢測技術，例如，超聲波方法不適用于檢測焊縫存在各向異性、組織粗大的奧氏體不銹鋼焊接件，會對檢測結果有一定的影響；滲透檢測在檢測前要對材料表面的進行清洗等。endprint