試論金屬材料焊接中超聲無損檢測技術的應用

高文文 趙瑞

摘要：改革開放以來，我國的政治、經濟、文化、科技事業都呈現出了高質量、高速度發展的良好態勢，尤其是我國的輕重工業，也都取得了長足的進步。在這種形勢下，相關的技術人員更要保持初心，砥礪前行，不斷對工業技術進行精研，努力取得更高水準的創新成果，滿足工業發展的需要。本文將研究重點放在了金屬材料的焊接工作之中，分析了在該過程中常使用的超聲無損檢測技術，希望能夠給研究此類問題的專業人士帶來一些啟發。

關鍵詞：金屬材料焊接;超聲無損檢測;超聲波性質

引言：

金屬材料因其優良的綜合性能一直以來在我國的應用非常廣泛，在機械制造和基礎設施建設行業都能頻繁看到它們的身影。焊接工作需要一個高溫環境，在這種環境下金屬元件就有可能出現一些物理或化學變化，自身性能也就有可能損害，這就給后期的工作埋下了安全隱患。而靈敏度、精確性極高的超聲無損檢測技術正是為排查和解決這一隱患而設計。

1.超聲無損檢測技術的基本原理

超聲無損檢測技術中的“無損”二字意味著在檢測工作進行時，該技術不會對被檢對象造成任何傷害，不會影響被檢對象的使用性能。利用這種技術對焊接過后的金屬材料進行檢測，相當于對其進行一次“透視”，這就能夠檢測出金屬材料身上肉眼無法看到的“內傷”。超聲波和受檢對象之間能夠產生某種相互作用，接收到超聲波信號，受檢對象便會形成反射波、透射波和散射波等，再利用計算機技術對這些波的狀態進行研究，就能夠知道金屬材料是否在焊接過程中受到了損傷。

2.超聲無損檢測技術的應用

金屬材料內部一旦出現結構異常的不良狀況，那么這部分結構就能夠引起熱、聲、光、電、磁等反應的變化，基于這些變化，研究人員也不斷鉆研出了多種高效的檢測方法。由于檢測技術應用的廣泛性，現在已經形成了專門的獨立的無損檢測行業，無損檢測技術的市場規模也越來越大。據國外有關研究顯示：預計到2024年無損檢測技術的市場價值將達到驚人的230億美元，而超聲無損檢測技術正是拉動無損檢測市場份額不斷增長的主力軍。

3.超聲無損檢測技術的優缺點

超聲無損檢測技術的優點主要有：第一，適用范圍非常廣泛，不僅能夠用于探測金屬材料和金屬構件，還可以用于檢測復合材料。第二，能夠精準定位缺陷位置，檢測缺陷的一次成功率極高。第三，靈敏度好，即使是試件內部極為微小的缺陷，也能夠排查出來，不會出現遺漏。第四，超聲波檢測技術的檢測成本較低，而且速度極快，檢測設備也比較輕便，易于移動，這種技術還對環境非常友好，不會污染環境。特別需要指出的是，超聲檢測技術和X光和CT等技術不同，它對人體沒有任何輻射，所以只要在正常的情況下使用，就不會對人體造成任何傷害。但是，超聲波檢測技術無法進行定性和定量分析，只能反應表面現象，需要相關人士利用其他設備做進一步研究和總結。面對一些形狀復雜、外觀不規則的試件，超聲波檢測技術往往會表現得“力不從心”。

4.超聲無損檢測技術在金屬材料焊接處理中的應用

4.1.具體的應用方法

在接到探傷任務后，要對金屬材料的焊接設計圖紙進行研究，嚴格遵循設計圖紙上的有關技術規定。特別需要強調的地方是：超聲波的探傷比例應該考慮到焊縫的長度，另外還應該確定好探傷時機，比如針對碳素結構鋼材料，我們應該在焊縫冷卻到周圍環境的溫度之后才能進行探傷檢驗工作，否則就有可能得到不精確的數據，造成判斷失誤。在焊接操作過程中，我們還應該綜合采用粗探傷和精探傷兩種探傷方式，這樣才能更全面到位的了解材料內部情況，知道缺陷的有無和分布狀態。

4.2.應用過程中經常發現的內部缺陷

氣孔、夾渣和未焊透是導致金屬材料焊接質量不理想的三大主犯，如果氣孔單個出現，那么它所形成的回波一般高度較低，波形比較穩定，呈現單縫狀態。如果氣孔成團出現，那么他們就會產生一連串的反射波，如果我們將探頭定點轉動，還可以看到這樣的圖像：不同氣孔的波高此起彼伏，上下跌宕。一般情況下，如果使用了不合格的焊接材料，比如變質開裂的焊條、生銹的焊絲，就有可能出現氣孔，要想防止氣孔出現，就應該拒絕使用劣質的焊接材料。夾渣，條狀夾渣的回波信號與鋸齒的形狀相近，其反射波的波形又比較像樹枝。如果在焊接過程中使用的電流過小，焊接的速度過快，就有可能導致夾渣的出現。因此，我們要正確選用焊接電流，還要把握好焊接的速度。未焊透處的波形相對穩定，其反射波的波幅也很大。這種缺陷不僅會對焊接接頭的機械性能產生不利影響，而且會導致裂紋的出現，危險程度較高。這類問題多由于坡口鈍邊的間隙不足、焊接電流或坡口角度不合適而導致。相應的我們便應該合理考量坡口的樣式，并選擇使用恰當的焊接工藝。

4.3.應用過程中的其他注意事項

工作開始前，首先要對探測物表面進行休整工作，讓探測面盡量做到光潔平整，尤其應該清除焊接工作表面的各種異物。在選擇耦合劑時，要綜合考量試劑的多種性能，比如耦合劑的粘度、流動性、附著力，而且耦合劑還不能對工作表面產生腐蝕，耦合劑還應該兼具較高的性價比，這樣就便于控制成本。

結束語

人類對超聲波的研究在不斷深入，在使用超聲波時，人類已經能夠做到駕輕就熟。將超聲波應用于金屬材料的焊接過程中，不僅能夠提高焊接工作的質量和精度，更重要的是能夠保障金屬材料應用和生產的安全性。雖然我國的超聲波技術在理論和實踐上都達到了一定的高度，但與發達國家相比，我國的超聲無損檢測技術還存在著很明顯的不足，這還是需要技術人員拿出應有的態度和作為，永不停下奮力進取的腳步。

參考文獻

[1]解勇，肖飛.超聲無損檢測技術在金屬材料焊接的應用研究[J].世界有色金屬，2020（11）：132-133.

[2]冉林康.金屬材料焊接中超聲無損檢測技術的應用研究[J].內燃機與配件，2020（03）：191-192.

[3]趙順利.超聲無損檢測技術在金屬材料焊接中的應用研究[J].中國建材科技，2019，28（04）：10-11.

[4]王力.超聲無損檢測技術在金屬材料焊接中的應用分析[J].南方農機，2019，50（15）：135.

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