超聲無損檢測技術在金屬材料焊接中的應用研究

王曼娜

（天津市產品質量監督檢測技術研究院檢測技術研究中心，天津 300232）

超聲無損檢測技術是一種現代較為新型的金屬材料探傷檢測技術，其能夠利用在金屬材料內部形成聲波，同時不會損傷金屬材料本身。超聲無損檢測技術的目的是確保金屬材料焊接后的穩定性，同時實現精準檢測。在檢測時，其他檢測技術會對材料本身造成一定的損害，例如通過取樣檢測，需要采集一定的材料部分作為檢測的對象，而檢測過程是不可逆的損傷。超聲無損檢測技術的出現正好解決了檢測與保護的矛盾問題，最大程度地將檢測的主要目的與其副作用進行調和。在金屬材料焊接中，超聲無損檢測技術的應用具有重要的現實意義[1]。

1 超聲檢測概述

超聲檢測法，又被稱作為脈沖反射法超聲檢測，其技術核心在于使用超聲波在介質內部傳播，當出現介質變化，便會產生全反射或部分反射。超聲檢測法的常用場景：超聲檢測法可以有效確定焊接頭內部的缺陷，對接觸面性質缺陷檢出率很高，可以確定缺陷的空間位置，穿透能力強，在實際使用中，面對100 mm 以上的大厚度零部件進行檢測時，可以有效定位缺陷。

對于超聲無損檢測工作，其工序流程主要有：

（1）確定對應的檢測標準以及相關的質量控制文件；

（2）相關工作接受監管，對應人員資格齊全；

（3）對檢測器材與設備進行校準，確保設備運行穩定；

（4）進行現場檢測工作，并完成檢測過程中的數據記錄；

（5）對檢測獲取到的數據進行評估；

（6）檢測實施人員填寫檢測報告與評定反饋單；

（7）管理人員完成對檢測數據以及相關資料的整理；

（8）對工程現場的相關質量狀況以及存在問題進行歸納；

（9）施工人員在接到對應的質量反饋單后，需要根據對應的內容完成返修工作；

（10）對相應檢測位置進行反復檢測。

2 超聲無損檢測技術應用優勢與局限性

2.1 應用優勢

超聲無損檢測技術在金屬焊接中的應用優勢主要有以下幾個方面：

第一，無損。超聲無損檢測技術的應用是利用超聲波的傳播特性來完成被檢測對象的檢測工作，對超聲波在進入被檢測對象以后發生的傳播方向改變進行分析，以此確定被檢測對象的質量缺陷。超聲無損檢測技術的應用不會對被檢測試件造成任何的損傷[2-5]。

第二，準確性高。超聲無損檢測技術在檢測金屬焊接質量的過程中，可以達到100%的檢測精確度，具有很高的檢測可靠性。是目前使用最為廣泛的金屬焊接檢測技術。另外，超聲無損檢測技術具有很強的穿透力，可以對體積比較大、厚度比較厚的金屬焊接試件進行檢測，而且可以對被檢測試件的質量缺陷進行準確的定位。

第三，操作簡單。超聲無損檢測的設備十分輕便，可以隨用隨取，并且檢測操作簡單、檢測速度快，檢測過程中不會對周圍的生產環境造成任何影響。同時，超聲無損檢測的成本很低，具有很好經濟性。

2.2 應用局限性

雖然超聲無損檢測技術已經十分成熟，并且廣泛的被應用到金屬材料的焊接檢測工作中。但是，超聲無損檢測技術在實際的應用中依然有一定的局限性。首先，超聲無損檢測技術的應用必須要有明確的檢測目的，只有先對金屬材料焊接的質量問題進行準確的定量和定性，才能利用超聲無損檢測技術對其進行相應的檢測，盲目的檢測經常無法得到準確的結果，并且影響檢測效率。其次，超聲無損檢測技術對于一些形狀復雜的金屬材料焊接試件，檢測的結果往往得不到有效的保證，例如不規則的立體金屬加工試件等。超聲無損檢測技術在對這類金屬焊接試件進行檢測的時候，超聲波的傳播會受到試件不規則形狀的影響，影響超聲波的正常傳播，從而造成檢測結果失準的問題。最后，金屬材料的晶粒度等固有屬性會對超聲無損檢測的結果造成一定的影響，并且部分超聲無損檢測的結果不直觀，不適合檢測金屬材料焊接試件的部分缺陷位置等，對于金屬材料焊接質量的評價價值不是很高。

3 超聲無損檢測技術在金屬材料焊接中的實際應用

3.1 對金屬材料的材質缺陷進行檢測

金屬焊接的操作主體是金屬材料，金屬材料自身的材質問題對金屬焊接的質量和焊接完成后的金屬構件使用性能都會造成直接影響。為此，在對金屬材料進行焊接操作之前，相關的技術人員可以使用超聲無損檢測技術對需要進行焊接操作的金屬材料的材質先進行有效的探傷檢測。通過超聲無損檢測可以對金屬材料的材質質量有一個清晰的了解，保證其材質質量能夠滿足金屬材料焊接的工藝要求，滿足金屬焊接構件的使用性能，同時根據金屬材料材質的質量不同選用合適的金屬焊接工藝，以此提高金屬焊接的操作效率以及焊接質量。超聲無損檢測技術在檢測金屬材料的材質缺陷過程中，主要需要對金屬材料的均勻性和內部缺陷進行檢測。如果發現金屬材料的材質存在一定的不均勻性，在對其進行金屬焊接的時候，就需要適當的增加焊料，以此保證金屬材料焊接口處的銜接程度，以免出現焊漏或者銜接不良的問題。市場上，部分金屬材料供應商為了獲得更大的經濟利益，會將一些質量不合格的金屬材料銷售給加工企業，導致加工后的金屬構件使用性能下降，無法滿足用戶的使用需求，對加工企業的聲譽造成嚴重影響。而超聲無損檢測技術的應用，則可以對金屬材料的材質進行全面的檢測，保證其質量合格，能夠達到相關的使用要求，讓部分存在僥幸心理的不法供應商沒有可乘之機。

3.2 對金屬焊接中存在的焊接缺陷進行檢測

金屬材料在經過焊接以后，由于金屬材料自身材質問題和焊接工藝問題的影響，或多或少都會有一定數量的金屬焊接構件出現焊接質量問題，存在一定的宏觀缺陷問題或者微觀缺陷問題，影響金屬焊接的質量。其中，金屬材料焊接過程中出現的宏觀缺陷問題，主要是金屬材料發生了物理方面的變化，例如金屬材料的表面平整度問題或者厚度問題等，都會對金屬材料的焊接質量造成一定的不良影響。尤其是一些熔點比較低的金屬材料在高溫加熱以及外部環境溫度的作用下，會發生不同程度的熔化現象，從而導致金屬材料的厚度出現不均勻的問題。

金屬材料的焊接過程中需要使用焊料進行相應的操作，焊料在使用的過程中可能會順著金屬材料的焊縫向下流動，并且附著在金屬材料的表面上，也會造成金屬材料的厚度出現變化。所以，為了對這些金屬材料焊接過程中發生的細小變化進行有效的檢測，就需要檢測工作人員使用超聲無損檢測技術對金屬表面的平整度和金屬材料的焊接厚度等焊接質量問題進行檢測，以此保證金屬焊接的質量[6]。

通常金屬材料的微觀缺陷很難被檢測出來，并且無法通過肉眼或者檢測工具進行直接的檢測。這時，就需要根據檢測項目的不同選擇合適的超聲無損檢測方法，對金屬材料的微觀缺陷進行細致的檢測，以此保證金屬焊接的質量。金屬材料焊接中所出現的微觀缺陷在不同的用途和使用中具有不同的要求，對于一些對整體性和完整性要求較高的工程而言，金屬材料焊接的微觀缺陷可以忽略不計，但是對于一些對金屬構件的精密性要求較高的工程而言，金屬材料焊接的微觀缺陷就顯得十分重要，這個時候就可以凸顯出超聲無損檢測的重要性，其不會對金屬材料的外觀和特性等造成影響，還可以更好的發現金屬材料的焊接微觀缺陷。

4 超聲無損檢測過程中的質量控制

4.1 檢測要素的質量控制

在進行超聲無損檢測過程中，需要對可能影響檢測質量的各項要素進行有效控制。首先就要對參與檢測工作的人員進行資質審核，檢測實施人員需要有著成熟的檢測操作能力，可熟練使用相關設備。同時，需要有一定的實際工作經驗。二者，對于相應的檢測設備也要確保其質量，需要使用我國相關機構規定的檢測設備來完成檢測工作。其次，檢測對應的時機需要有效把控，在檢測過程中需要對相關數據進行有效記錄。再次，對工藝卡的利用需要有嚴格控制，使其對校準工作有著充分影響力。此外，實際檢測過程中，對于檢測技術需要有著足夠的保障，需要在相關規定范圍內進行。最后，相關檢測人員在無損檢測實施過程中，需要對檢測過程進行有效控制，參照工藝卡對檢測數據進行實時反饋。

4.2 檢測過程中的質量控制

（1）檢測實施前。金屬材料焊接的無損檢測工作，需要對檢測流程的實施質量進行有效保障。在實施檢測工作前，相關人員需要進行充分的學習，掌握靈活的檢測技能，對所需要使用的設備要有著足夠的技巧與熟練度。管理部門需要確定每一個檢測人員的工作細則與相關任務，對可能出現的意外狀況有著足夠的控制，完成對工作人員專業性以及工藝卡使用技巧的培訓工作[7]。

（2）檢測實施中，實施無損檢測的工作人員在進行檢測工作時，需要嚴格遵照相關規定，以規定的工藝說明來完成對應的檢測工作，檢測時需要實時進行數據記錄與存儲備份，嚴格對照工藝卡相關參數。質量監督人員需要在檢測實施人員進行檢測時，保持工作跟蹤，對其檢測進度與質量進行充分控制，強化在檢測工作時對人員的管理工作，注重其工作能力與責任意識。

（3）檢測后。在使用超聲檢測法完成金屬材料焊接的焊接質量檢測工作后，相關人員需要完成對檢測后的質量控制工作，對檢測完成后的相關數據進行綜合對比，對檢測時所形成的檢測結果進行認真核查，找出其中可能存在的任何焊接質量問題，確保金屬材料在長期使用中穩定與可靠。同時，為了避免檢測遺漏并找到那些在檢測時未發現問題，需要進行定期化的復檢工作。

5 結束語

綜上所述，超聲無損檢測技術在金屬材料焊接的質量檢測上發揮出其重要價值。其依靠自身的優勢逐漸取代傳統的檢測技術，但在應用無損檢測技術過程中，還應根據實際情況選擇合適的檢測方法，如針對不同的物體屬性，在選取探頭時要保證能掃到所有的焊接部位，針對超聲檢測本身存在的檢測盲區等局限性，應通過反復實驗與研究提升其檢測的精準度，以發揮其最大化作用。