無損檢測技術在機械焊接結構件缺陷檢測中的應用

黃娜娜

安陽中科工程檢測有限公司 河南安陽 455000

1 機械結構焊接常用的無損檢測的主要方法

在機械結構焊接中，無損檢測方法有很多種，常用的主要包括射線探傷，超聲波探傷，磁粉探傷，滲透探傷和全息探傷，接下來將重點分析這些常用的無損檢測方法。

1.1 射線探傷

射線探傷主要用于檢查焊接中焊縫的內部損傷，主要通過借助X射線的照射，將焊接接頭不用照射在相應的相片中或者是熒光屏幕中，以此來評定焊接質量的等級，等級分類主要判斷依據是底片中缺陷的形狀大小和數量。通過焊接等級對機械焊接的成品進行相應的質量驗收，目前這一檢測技術主要應用于鍋爐和大型船焊接的無損傷檢測。

1.2 超聲波探傷

超聲波探傷技術顧名思義就是利用超聲波對材料內部的缺陷進行探測的一種無損傷檢測，所以稱之為超聲波探傷。這一技術所使用的超聲波的頻率一般在0．5MHz～10MHz左右，是一種機械振動。

1.3 滲透探傷和全息探傷

滲透探傷和全息探傷也是無損探傷的主要方法，其中滲透探傷主要利用的是材料的物理性質，有色染料和熒光染料有較強的滲透性，所以可以利用這一性質將焊縫的缺陷顯示出來。而全息探傷則是利用激光和聲學全息現象進行探測，能夠顯示出缺陷的三維立體的具體情況，從而對其進行判定[1]。

2 典型缺陷類型

在實際生產中，焊接技術所產生的焊接缺陷按照形式的不同大致可分為宏觀缺陷、內部缺陷、微觀缺陷三大部分，每種類型所體現的缺陷特點、表現形式和造成的影響都不相同，下面就針對這種缺陷形式進行詳細的論述分析。

2.1 宏觀缺陷

這種焊接缺陷形式在表現方式上來看，主要特點是不需要借助專業的檢測工具，能夠通過肉眼直接判斷和分析其缺陷存在，常見的此類缺陷有咬邊、表面焊接裂縫、焊瘤、表面凹陷不平整等多種缺陷形式。

（1）咬邊。此種缺陷主要表現形式是沿著焊縫，在基體材料部分形成的凹陷或溝槽。

（2）焊瘤。此種缺陷主要表現形式是由于焊接熱量不足，沒有熔合的基體材料或者在焊縫的根部，在冷卻后會出現和基體不相熔合的瘤狀金屬。

（3）燒穿。此種缺陷主要表現形式是熔深超過工件厚度，由于熱量的堆積，造成對工件的穿透破壞缺陷。

2.2 內部缺陷

此種焊接缺陷存在于工件的內部結構中，操作人員無法通過肉眼觀察分析，常見的缺陷類型主要有氣孔、裂紋等[2]。

（1）氣孔。氣孔主要是指在焊接過程中，熔池中存在未析出的氣體，從而造成在焊接完成后焊縫中形成空穴。

（2）夾渣。夾渣主要是指焊接完成后，焊縫中存在金屬或者非金屬等不同類型的雜質存在。

（3）裂紋。裂紋主要是指焊接材料之間結合時原子結構破壞，造成材料表面出現裂紋。

（4）內部未熔合。內部未熔合主要是指由于焊接熱量的不足造成兩種金屬材質之間沒有完全熔合在一起的現象。

2.3 微觀缺陷

這種缺陷的形式主要指在加工的過程中，由于熱量傳遞的不均勻導致的工件微觀結構和性能發生變化。其主要表現形式有過燒、偏析、化學成分不均勻和組織成分不均勻等類型。

（1）過熱。過熱就是指在焊接過程中，由于操作的不合理和不規范性，造成工件受熱嚴重導致材料晶體組織受到破壞的現象。

（2）過燒。過燒就是指熱量集中在工件某一部位過長，使晶界發生氧化或局部熔化的現象。

（3）偏析。偏析就是指焊接過程中由于熱量循環不穩定導致的材料組織分布不均勻的現象。

3 焊接典型缺陷檢測方法

不同的檢測技術的特點和適用性是有差異的，所以在對焊接結構進行檢測分析時就要根據缺陷形式的不同合理的選擇檢測方式。

3.1 宏觀缺陷檢測方法

對于以上提到的宏觀缺陷類型的常見表現形式，由于其一般都存在于工件的表面結構上，通過肉眼或者借助一些專用的檢測設備儀器即可進行檢測分析。比如對于細小微妙的缺陷可以通過高倍顯微鏡等方法進行分析。其中，不同方法的使用場景是不相同的。比如，渦流檢測只能夠適用于可以導電的被測對象，從而對工件表面進行缺陷檢測。滲透檢測方法的使用也是有限制范圍的。通常用于工件表面存在開口型裂紋缺陷，并且加工完成后的工件表面平整度和粗糙度都會對檢測結果產生不同程度的影響。檢測靈敏度較高，能夠檢測出1μm大小的裂紋缺陷[3]。

3.2 內部缺陷檢測方法

針對于上面所述的內部缺陷類型的各種表現形式，通常采用的是射線或者超聲波方法進行無損檢測。射線檢測方式適用性較強，不受被測對象材料性能、尺寸結構等因素的限制，不同類型的缺陷檢測結果清晰明了。但是由于其檢測結果圖是二維圖像，所以會出現缺陷重疊的現象，干擾分析結果，同時射線掃描的角度也有嚴格的規定，一般和工件的取向平面不超過10°。

3.3 微觀缺陷檢測方法

對于上述分析的微觀缺陷類型的檢測方式一般很難通過無損檢測缺陷。由于其缺陷形式通常存在于晶體范圍中，所以需要采用解剖和借助儀器設備的方式對其進行分析。

4 結語

隨著相關領域技術的不斷發展，無損檢測技術也不斷有新型的技術形式出現，并且逐漸在實際應用中占據主要地位。機械焊接結構的無損探傷檢測技術探討已經得到一定的發展，在未來我國的這項技術將會得到更好的發展。