超聲無損檢測技術在金屬材料焊接檢測中的應用

張成俠

摘 要：在焊接金屬材料的過程中，溫度變化會改變金屬材料的晶粒結構，導致其內部應力分布發生變化，構件強度降低，存在安全故障隱患。因此需要對金屬缺陷進行快速、準確地檢測，其中無損檢測法應用廣泛，其包括超聲波檢測和射線檢測。在未焊接表面裂紋缺陷檢測中，輻射超聲波技術具備較高的檢測效率。超聲無損檢測（UT）技術可以在不破壞產品、構件質量的前提下，對缺陷進行檢測，為確定焊縫尺寸提供參考，在生產過程中消除風險，該文對超聲無損檢測技術在金屬材料焊接中的應用進行了研究。

關鍵詞：超聲無損檢測；金屬材料；焊縫

中圖分類號：TG441 文獻標志碼：A

1 超聲無損檢測技術概述

超聲無損檢測技術通過超聲波與試件相互作用，對試件反射、透射和散射的波進行研究，對試件進行宏觀缺陷檢測、幾何特性測量、組織結構和力學性能變化的檢測和表征，進而對其特定應用性進行評價。

自身技術進步和應用需求的增多，超聲無損檢測技術在工業焊接領域應用日益廣泛。超聲無損檢測技術可以檢測出產品、工件、材料內部缺陷，操作簡便、精度高。金屬材料在焊接的過程中會發生不同程度的變形，甚至造成內部缺陷，對金屬材料焊接過程進行無損檢測是必要的。

精度和質量是超聲無損檢測技術的2個關鍵點。隨著全球經濟一體化發展，世界各國間的技術交流也逐漸增多，無損檢測技術的重要性受到廣泛關注。超聲無損檢測技術的工作原理是超聲波與被測物體之間形成均質的回聲波。研究表明，在超聲無損檢測技術中，超聲波在彈性介質中可以快速傳播，傳播速度受溫度、材質等因素的影響。傳播速度因材質不同而存在差異，一般來說在固體介質中，聲速傳播慢、溫度高，應力集中現象明顯，直接影響膨脹率；超聲波的傳播速度同時還受到材質均勻程度的影響。超聲無損檢測技術憑借其寬適用范圍和高檢測精度的優勢，大幅提升了金屬材料焊接檢測水平。

2 超聲無損檢測技術特點

2.1 無破壞性

無損檢測技術最大的特點是能夠在不損壞試劑材質、結構的前提下進行檢測，所以進行無損檢測后，試劑檢測率可高達100 %。

2.2 正確選用無損檢測方法

因檢測對象不同，為提高檢測結果的可靠性，依據試劑材質、結構等方面的不同，確定相應的無損檢測方法，只有這樣檢測出來的結果才能準確有效。

2.3 綜合應用各種無損檢測方法

任何無損檢測方法都不是萬能的，且每種檢測方法都有自身的優勢和缺陷，所以應盡可能多用幾種檢測方法，取長補短，確保產品安全。無損檢測的目的不僅是為追求高質量，而是在確保安全的前提下，還應著重考慮其經濟性，只有這樣，無損檢測才能達到預期目的。

3 超聲無損檢測技術應用過程中的注意事項

3.1 考慮焊接材料自身特性的影響

焊接質量與金屬材質直接相關。超聲無損檢測技術具有諸多優點，但在金屬材質焊接檢測中的應用仍存在局限性，實際操作中，超聲無損檢測方法可以作為一種有效的依據，通過比對固體回波信號處理原理模型與回波條件，對焊接缺陷進行評估。但是實際焊接中的金屬材料的結構和形狀是不規則的，非破壞性的超聲波檢測技術應用還是有一定難度的，給后期模型修改帶來困難，進而影響最終判定的準確性。不同材質間的晶相組織有著較大的差異，這就決定了某些金屬不能應用超聲檢測技術對焊道缺陷進行檢測，如果不能對焊道缺陷進行準確定位，下一步處理工作就無法展開。

3.2 超聲無損檢測存在的技術局限性

控制技術是超聲無損檢測技術客觀存在的缺陷，這是無法避免的，應客觀認識焊接過程中存在的各種缺陷，這種缺陷直接影響金屬材質的外觀。在體積檢測領域，存在較大的差異性。在金屬焊接領域，超聲無損檢測技術的應用具有一定的局限性，對于隱藏在焊縫深處的裂紋，超聲無損檢測技術的精度和準確性會大打折扣。

筆者總結通過大量的工程實踐經驗，發現超聲無損檢測在金屬料焊接工藝中應用時，要考慮不同材料的特性。第一，在確定焊縫時，要針對不同金屬材質進行智能化設計，選擇最優的焊接工藝、最適合的檢測流程和時間窗口；第二，應采取非破壞性的超聲波檢測工藝，對所加工工件的實際用途進行檢測；第三，安裝在超聲無損檢測裝置上的探針位置精確與否直接影響測試數據精度；最后對于超聲無損檢測的反射波振幅是有明確定義的，這直接關系到超聲波反射的傳播速度和電路數據精度。專業檢驗人員在實踐檢驗環節要不斷創新，及時發現超聲波無損檢測技術的缺陷。只有及時發現缺陷，才能不斷提高金屬的焊接質量，提升超聲波技術在金屬焊接檢測應用中的廣度和靈活性。

4 超聲無損檢測技術在金屬材料焊接檢測中的應用

4.1 把握超聲無損檢測的時間窗口

金屬材質的不同直接影響焊接工藝和焊接質量。對于同一種焊接材料，在不同時間段檢測會出現不同的結果，每種材質都存在一個最佳的檢測時間窗口，一般是通過現場工程經驗積累。因此，在應用超聲無損檢測技術對焊接質量進行檢測時，操作人員應依據各種材料特性，把握好最佳的檢測時間窗口。象含碳量越高的鋼材，檢測等待時間越長。

4.2 超聲無損檢測應用于金屬材料焊接的實施步驟

在進行金屬材料焊接時，超聲無損檢測技術有多種應用形式，如何選取最佳的檢測方案是影響檢測效果的關鍵因素。受金屬材質性能、工件形狀、尺寸等因素的影響，在焊接過程中會存在各種形式的金屬焊接缺陷。超聲無損檢測技術方案的確定，應結合金屬材質自身缺陷特征和工件實際情況進行。金屬材質焊接的過程中，會采用多種檢測手段，超聲無損檢測是一種重要的補充檢測手段，與其他檢測手段一起得出最終的檢測結論。檢測過程中的數據通信與處理是同步完成的，首先測試人員之間應實時通信，進行數據信息匯總；其次，測試人員與后臺信息處理系統實現實時通信，得到科學的分析結果；最后，通過對比檢測的原始數據和分析數據，對焊縫進行及時處理，修正材料參數。

4.3 不斷創新超聲無損檢測技術

近些年，材料技術取得了長足進步，尤其是電子元器件所使用的材料和生產工藝的發展，使得部分以前無法生產的元器件變為現實；另一方面，電子技術理論、計算機應用技術、數字信號處理技術的進步，提升了超聲無損檢測技術的科技含量和智能化水平，檢測精度、準確性和效率也隨之提高。為了使超聲無損檢測技術能夠更好地應用于金屬焊機檢測工作中，應該加大對其技術的后續研發投入，深入生產現場了解超聲無損檢測技術的應用情況及存在的問題，對其進行不斷改進和優化。

5 結語

超聲檢測作為一種重要的無損檢測技術，已成為安全檢查的首選方案，近年來也被應用于金屬材質自身缺陷和焊接接頭平面缺陷的檢測中。在實際生產過程中金屬焊接工藝不斷發生變化，超聲無損探傷技術自身也在不斷完善和創新，目前已經可以實現對缺陷位置、大小和尺寸的精確檢測。超聲無損檢測技術在工業領域的應用，在保證焊接質量的同時，提升了企業的生產效率。

參考文獻

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