金屬材料焊接中超聲無損檢測技術的應用

【摘? 要】超聲無損檢測技術已經非常成熟，而且在針對金屬材料焊接中的檢測也已經普遍應用。為了進一步總結超聲無損檢測技術的應用經驗，最大限度地規避金屬焊接缺陷，本文分析了超聲無損檢測技術特點，并歸納了一些應用方法。希望對提高金屬材料焊接檢測效率和質量具有借鑒和參考價值。

【關鍵詞】金屬材料;焊接技術;超聲無損檢測

金屬材料焊接中，很多焊點看似毫無破綻，卻可能存在明顯的焊接缺陷。超聲無損檢測具有便攜、探傷范圍大、檢測量值數據輸出快等特點，更適合在針對金屬焊接缺陷中應用。現作如下分析。

一、超聲無損檢測技術特點

在針對金屬材料焊接效果的檢測中，無損檢測是主要的檢測方法。通常情況下，可直接以肉眼檢查觀察焊接位置的接口完整度，是宏觀檢驗的一種普遍方式。而用射線照相探傷、超聲波探傷、磁粉探傷、滲透探傷、渦流探傷等儀器檢測，同時具備了無損檢測的各種優勢^[1]。肉眼宏觀檢測不可能完全準確，而使用儀器則能夠給出精準的數據判斷，對焊接部位的盲點檢測結果也更具可信度。

超聲無損檢測，需要根據金屬材料的性質來判斷焊接標準。總體來看，超聲波頻率超過人耳聽覺，是頻率高于20千赫茲的聲波。采用超聲無損檢測技術，用于對金屬材料的焊接效果探傷，超聲頻率控制在25兆赫茲以內即可，其中1-5兆赫茲幾乎適用于所有普通金屬材料。

利用超聲無損檢測技術的優勢較為明顯，而且早已經應用于診斷金屬材料焊接效果的檢測中。超聲檢測數據更為客觀和準確，而且也便于給出標準測定值。由于超聲波探傷的探測距離較大，探傷裝置體積更小，所以在很多施工項目中便于攜帶且適合各種環境。施工現場對鋼筋焊接進行超聲無損探傷，檢測速度相對更快，而且探傷過程也只磨損了探頭，消耗了少量耦合劑，相對的檢測費用更低，故而在很多建筑工程項目中，檢測金屬材料的焊接工藝是否達標時，多采用超聲無損檢測技術。

二、金屬材料焊接中超聲無損檢測技術的應用

（一）焊縫檢測

焊縫中常見的缺陷有：氣孔、夾渣、未焊透、未熔合和裂紋等，根據（CSK-IA、CSK-ⅢA）準備標準試塊。首先觀察外觀，而后完成致密性試驗和水壓強度試驗。再對焊縫射線照相，使用超聲波探傷或磁力探傷。返修規定主要是依據焊接金屬材料而定，具體情況具體對待，總之要盡量降低返修次數。尤其在設備安裝或廠房建設中，由于中大量使用鋼結構，無損檢測是保證鋼結構焊接質量的重要方法，故而更要嚴格執行統一標準^[2]。雖然目前尚未有研究證明超聲無損檢測可以完全判斷任何金屬材料的焊接缺陷性質，但是也可以盡量根據檢測儀器的反饋數據，綜合反射波高度和缺陷波形狀來判斷焊接標準。

由于每一種金屬材質的性質都并不完全相同，所以在選擇耦合劑時，更應該綜合考量黏度、流動性、附著力、對金屬材料的腐蝕性問題，以及是否便于清洗。在探傷操作過程中可以綜合選擇粗探傷和精探傷。為了大概了解金屬材料焊接位置的缺陷，以及金屬材料焊接缺陷的分布狀態，可以初次探傷時選擇粗探傷。如果未發現明顯缺陷，可以采用定量和定位的精探傷方法。使用鋸齒形掃查、左右掃查、前后掃查、轉角掃查、環繞掃查等幾種掃查方式，從而便于發現各種金屬材料可能存在的焊接缺陷。

（二）檢測設備

HY-30超聲波探傷儀，增益范圍達到了110dB，頻帶寬度為0.4～20.0MHz，探測范圍可以控制在0～6000.0mm以內。一般金屬焊接的面積不超過這一范圍，可精準測量焊接接口處的密實度。而且HY-30超聲波探傷儀達到了56dB以上（深200mmΦ2平底孔），分辨率也高于40dB，動態范圍在32dB以上。水平線誤差值小于<0.1%，垂直線誤差值小于3%，噪聲電平也低于10%，更適合針對金屬材料焊接情況的檢測。尤其金屬焊接檢測模式包括了單探頭、雙晶探頭、穿透探頭，選用了可變脈沖發生器，衰減器精度可控制在±1dB/12dB以內，數字抑制在80%以內切不影響線性與增益。

可根據實際金屬材料的焊縫生成自定義探傷工藝，自動生成DAC、AVG、分貝DAC 曲線圖，取樣點不受限制，對金屬焊接補償值與修正值的確定更準，曲線隨增益自動浮動，隨聲程自動擴展。缺陷回波包括：水平、垂直、距離、dB當量值等關鍵數值的實時顯示，而且焊縫剖面顯示圖更為精準。尤其峰值記憶和包絡功能，為尋找較高波形提供了便捷，也就更容易發現焊接盲點。

（三）輔助檢測

超聲無損技術，在針對金屬材料焊接中的運用，檢測人員需要以實際檢測情況選用更為適合的檢測方案。可以在選用超聲無損檢測之后，同時參考雷達波檢測結果和磁粉探傷檢測結果，對金屬焊接效果作出更為客觀的綜合判斷。超聲無損檢測技術優勢，主要是對金屬材料焊接定位更準確，而且識別性更強。

如果一些特殊金屬材質，所得無損檢測數據前后偏差值較大，可以用紅外線成像技術探查接縫處。由于金屬材質的導熱性能不同，在一些特殊環境下，紅外成像儀檢測的輻射信號范圍更廣且具象化輸出，可以作為金屬焊接效果的輔助判斷依據^[3]。更適合與超聲無損技術聯合使用，更為精準地判斷金屬材質的焊接工藝是否達標。雖然無損檢測技術更便于針對金屬材質焊接進行檢驗，但是由于檢測結果受環境影響產生的誤差或偏差也比較明顯，所以建議實際應用中考慮結合其他檢測技術，最大限度地提高檢測結果精準度。

結語

綜上所述，超聲無損檢測技術特點是便攜性好、探傷范圍大、檢測量值數據輸出更快。針對金屬材料焊接中出現氣孔、夾渣、未焊透、未熔合、裂紋等缺陷，具有較為精準的檢測效果。建議在使用超聲無損檢測技術對金屬材料焊接進行檢測時，注重分析金屬材質特性，從而甄選耦合劑并完成焊縫檢測，甄選檢測設備并在必要時選用輔助檢測數據作為參考。

參考文獻：

[1]何龍龍，張闖，李澤歡，劉素貞，楊慶新.涂層厚度與粘接質量的電磁聲諧振無損檢測[J].聲學學報，2021，46（02）：292-300.

[2]鄭凱，武興，李俊燕，倪辰蔭，沈中華，馬向東，俞燕萍，何君華.高溫下金屬材料厚度的激光超聲檢測研究[J].機械工程學報：1-7.

[3]高鵬，王明宇.關于無損檢測脈沖反射法超聲檢測中探頭選擇問題的探討[J].大眾標準化，2021（01）：252-253.

作者簡介：

張若雯（1994.07）女，漢，遼寧省，沈陽市人，本科學歷，遼寧石油化工大學，測控技術與儀器（檢測方向）。

（作者單位：遼寧石油化工大學）