金屬材料焊接中超聲無損檢測技術(shù)的應(yīng)用

【摘 要】超聲無損檢測技術(shù)已經(jīng)非常成熟，而且在針對金屬材料焊接中的檢測也已經(jīng)普遍應(yīng)用。為了進(jìn)一步總結(jié)超聲無損檢測技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)驗，最大限度地規(guī)避金屬焊接缺陷，本文分析了超聲無損檢測技術(shù)特點，并歸納了一些應(yīng)用方法。希望對提高金屬材料焊接檢測效率和質(zhì)量具有借鑒和參考價值。

【關(guān)鍵詞】金屬材料;焊接技術(shù);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(shù)據(jù)輸出快等特點，更適合在針對金屬焊接缺陷中應(yīng)用。現(xiàn)作如下分析。

一、超聲無損檢測技術(shù)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(yōu)勢[1]。肉眼宏觀檢測不可能完全準(zhǔn)確，而使用儀器則能夠給出精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)判斷，對焊接部位的盲點檢測結(jié)果也更具可信度。

超聲無損檢測，需要根據(jù)金屬材料的性質(zhì)來判斷焊接標(biāo)準(zhǔn)。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(shù)，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(nèi)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(shù)的優(yōu)勢較為明顯，而且早已經(jīng)應(yīng)用于診斷金屬材料焊接效果的檢測中。超聲檢測數(shù)據(jù)更為客觀和準(zhǔn)確，而且也便于給出標(biāo)準(zhǔn)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(huán)境。施工現(xiàn)場對鋼筋焊接進(jìn)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(dá)標(biāo)時，多采用超聲無損檢測技術(shù)。

二、金屬材料焊接中超聲無損檢測技術(shù)的應(yīng)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(jù)（CSK-IA、CSK-ⅢA）準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)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(guī)定主要是依據(jù)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(shù)。尤其在設(shè)備安裝或廠房建設(shè)中，由于中大量使用鋼結(jié)構(gòu)，無損檢測是保證鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量的重要方法，故而更要嚴(yán)格執(zhí)行統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[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(zhì)，但是也可以盡量根據(jù)檢測儀器的反饋數(shù)據(jù)，綜合反射波高度和缺陷波形狀來判斷焊接標(biāo)準(zhǔn)。

由于每一種金屬材質(zhì)的性質(zhì)都并不完全相同，所以在選擇耦合劑時，更應(yīng)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(tài)，可以初次探傷時選擇粗探傷。如果未發(fā)現(xiàn)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(zhuǎn)角掃查、環(huán)繞掃查等幾種掃查方式，從而便于發(fā)現(xiàn)各種金屬材料可能存在的焊接缺陷。

（二）檢測設(shè)備

HY-30超聲波探傷儀，增益范圍達(dá)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(nèi)。一般金屬焊接的面積不超過這一范圍，可精準(zhǔn)測量焊接接口處的密實度。而且HY-30超聲波探傷儀達(dá)到了56dB以上（深200mmΦ2平底孔），分辨率也高于40dB，動態(tài)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(fā)生器，衰減器精度可控制在±1dB/12dB以內(nèi)，數(shù)字抑制在80%以內(nèi)切不影響線性與增益。

可根據(jù)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(zhǔn)，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(dāng)量值等關(guān)鍵數(shù)值的實時顯示，而且焊縫剖面顯示圖更為精準(zhǔn)。尤其峰值記憶和包絡(luò)功能，為尋找較高波形提供了便捷，也就更容易發(fā)現(xiàn)焊接盲點。

（三）輔助檢測

超聲無損技術(shù)，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(dá)波檢測結(jié)果和磁粉探傷檢測結(jié)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(shù)優(yōu)勢，主要是對金屬材料焊接定位更準(zhǔn)確，而且識別性更強。

如果一些特殊金屬材質(zhì)，所得無損檢測數(shù)據(jù)前后偏差值較大，可以用紅外線成像技術(shù)探查接縫處。由于金屬材質(zhì)的導(dǎo)熱性能不同，在一些特殊環(huán)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(jù)[3]。更適合與超聲無損技術(shù)聯(lián)合使用，更為精準(zhǔn)地判斷金屬材質(zhì)的焊接工藝是否達(dá)標(biāo)。雖然無損檢測技術(shù)更便于針對金屬材質(zhì)焊接進(jìn)行檢驗，但是由于檢測結(jié)果受環(huán)境影響產(chǎn)生的誤差或偏差也比較明顯，所以建議實際應(yīng)用中考慮結(jié)合其他檢測技術(shù)，最大限度地提高檢測結(jié)果精準(zhǔn)度。

結(jié)語

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

參考文獻(xiàn)：

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[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(xué)報：1-7.

[3]高鵬，王明宇.關(guān)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(biāo)準(zhǔn)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，遼寧石油化工大學(xué)，測控技術(shù)與儀器（檢測方向）。

（作者單位：遼寧石油化工大學(xué)）