金屬材料焊接中超聲無損檢測技術的應用

張立杰

（四川建筑職業技術學院，四川 德陽 618000）

超聲無損檢測在現代化工業的許多產品當中都有著極強的應用價值，進而全面提升現代工業生產活動的社會效益和經濟效益。現階段，許多工業產品都是由金屬材料所制成的，這些產品幾乎都需要進行大量的金屬焊接處理。因此焊接水平的高低，與產品的質量有著直接的關系。同時在信息技術蓬勃發展的大背景下，人們能夠在檢測過程中對超聲回波信號進行快速的處理和分析，使超聲無損檢測技術的性能得到了進一步的優化[1]。如何通過技術手段的不斷改進，使超聲無損檢測技術的使用價值最大化，是目前國內外相關研究人員所要去探究的重點問題。

1 超聲無損檢測技術簡介

超聲無損檢測技術是一種精細化的檢測技術。超聲波在介質當中傳輸的過程中會攜帶一些通過聲學性能進行表征的不同類型信息。這樣我們就可以依照這些特定的信息來對金屬焊接過程中產生的各類問題進行分析，進而對金屬焊接的問題進行修復[2]。超聲波傳輸的速度受到介質材料的溫度、組織均勻程度以及應力作用的影響，會呈現不同的波形。一般情況下，在固態介質當中，介質的溫度越高，超聲波傳播的速度就越低，同時應力作用對傳播速度也會產生一定量的影響，另外材料的均勻程度會對超聲波的傳播能力造成一定的影響，根據這些變量因素的分析，我們可以精確找出金屬焊接材料當中所出現的各種類型問題，也是超聲無損檢測技術檢測精確度和深入度的重要保證。

2 超聲無損檢測技術的應用價值

超聲無損檢測技術在金屬焊接材料當中的應用價值主要體現在三個方面：第一個方面是全面檢測金屬材料的內部缺陷。金屬材料在焊接的過程中受到外部因素的影響較大，經常會導致金屬材料出現各種各樣的內部缺陷，造成焊接接頭部分的性能不足。可以說金屬材料內部的完整性是保證焊接結構穩定的基礎性因素。通過超聲無損檢測技術，工作人員可以對材料的內部缺陷進行細致的檢測分析，在第一時間確定金屬材料的內部是否存在裂痕、氣孔、夾渣以及焊接力度不足等問題，使金屬材料的內部性能得到最大限度的提升；第二個方面是防止金屬材料在焊接的過程中出現宏觀缺陷。金屬材料在焊接的過程中，會有少量的液態金屬順著焊接縫流入到母體材料當中，這樣一來在焊接工作完成之后，金屬材料當中就會出現形狀和大小不規則的金屬瘤，對金屬焊接材料的美觀性和整體質量造成非常棒嚴重的影響。尤其在一些規格比較大的金屬焊接部件上，一些小的金屬瘤通過肉眼很難察覺，是金屬焊接材料的一大質量隱患。現階段通過超聲無損檢測技術的應用，能夠在最短的時間內對金屬焊接材料的厚度進行細致的檢測，從而找出在焊接過程中產生的金屬瘤，提升金屬焊接材料的整體性能；第三個方面是防止金屬材料在焊接的過程中出現微觀缺陷，一些特殊用途的金屬焊接材料對精確度有著非常高的要求，在焊接現場由于各類因素的影響，經常會出現焊接工藝達不到標準的現象。例如焊接的溫度過高、焊接面出現氧化等問題。通過超聲無損檢測技術和數據分析系統，能夠對金屬材料焊接工作當中所涉及的各項指標進行實時檢測，進而以最快的速度找出焊接過程中出現的微觀缺陷。

3 超聲無損檢測技術的常用方法

（1）直接接觸法。直接接觸法是利用超聲無損檢測技術檢測金屬材料焊接問題的基礎性方法，在目前的工業生產活動中應用范圍最廣。該方法的基本原理是借助于耦合技術，使超聲波探頭與金屬焊接表面進行直接接觸，將超聲波射入到不同介質的交界面處，之后根據反饋波形的不同來檢測焊接處的問題。使用該種方法需要注意的是，為保證探頭實現超聲波的有效接收和發射，防止聲能在檢測過程中全部被反射，在檢測工作開始之前需要將接觸層上的空氣排凈。從目前的檢測流程上來看，多數生產企業都會在探頭和檢測面之間涂上一層耦合劑，這樣能夠充分排凈空氣，使檢測結果更加準確可靠。另外在檢測工作開始之前，還要注意檢查焊接表面是否足夠平滑、焊接面的平行度是否符合標準以及耦合劑的性能是否滿足相關要求。如果焊接表面的平滑程度不夠，那么在檢測之前就需要通過相應的手段對表面進行清理打磨，保證檢測結果的準確性。耦合劑的主要作用是使超聲波在金屬當中更好的傳遞，因此在耦合劑的選取上工作人員應當重點考量耦合劑的高聲阻抗能力，并且不能對金屬產生腐蝕作用。

（2）液體浸潤法。液體浸潤法的基本工作原理是使探頭發射的超聲波經過一定厚度的耦合液面之后，使其與液體表面的交界處形成聲波反射，進而獲取檢測結果。在這個過程中，聲能在耦合液的保護下，絕大部分都會進入到焊接部位當中，最大限度的避免了聲能的浪費。如果焊接部位存在缺陷的話，在缺陷部位就會產生明顯的聲波反射現象，同時另一部分聲能在傳播到焊接地面時會發生反射。液體浸潤法當中的探頭與焊接表面不發生直接接觸，這樣就使得超聲波在發射和接收過程中具有極高的穩定性，繼而提升檢測的效率。

4 電磁超聲無損檢測技術的應用

在溫度較高或較低的檢測環境當中，對超聲波檢測的干擾因素也會隨之增多，并且在這種特殊環境下，往往都需要使用非接觸式檢測，在這種情況下電磁超聲無損檢測技術受到了越來越多業內人士的重視。電磁超聲無損檢測技術與傳統超聲無損檢測技術的最大區別就在于超聲傳感器對超聲波的激發手段。傳統的超聲無損檢測技術是通過壓電晶片來激發超聲波的，超聲波在壓電晶片當中產生，之后通過液體耦合劑的保護作用傳遞到待檢測焊接處中。而電磁超聲無損檢測技術是通過EMAT線圈和渦流磁場的作用，進而產生出一種洛倫茲力，利用這種電磁耦合的原理來激勵和接收超聲波。電磁超聲無損檢測技術能夠提升探頭的掃描能力，實現非接觸式檢測，尤其在高溫或低溫環境下，耦合劑會發生揮發現象，電磁超聲無損檢測技術能夠忽視這些干擾因素，對測量誤差進行最大限度的排除。

5 總結

在工業生產檢測技術和信息技術的共同推動下，超聲無損檢測技術在金屬焊接材料當中的應用越來越深入。通過超聲無損檢測技術的合理運用，能夠解決工業生產過程中的諸多難題，使金屬工業生產得到縱深化的發展。在本文中筆者結合目前的應用現狀，對超聲無損檢測技術的具體方法進行了詳細的論述分析，并對電磁超聲無損檢測技術進行了介紹，望相關部門及工作人員能夠結合檢測的實際情況，進行有效借鑒和應用。