焊接質(zhì)量的超聲波無(wú)損檢測(cè)

張旭

摘要：飛機(jī)部附件修理中，對(duì)焊接質(zhì)量要求十分嚴(yán)格。超聲波無(wú)損探傷檢測(cè)具有檢測(cè)距離大、檢測(cè)裝置小、便于攜帶以及檢測(cè)成本低等特點(diǎn)，因此超聲波無(wú)損檢測(cè)得到了廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：超聲波 ?無(wú)損探傷檢測(cè) ?焊縫

對(duì)飛機(jī)部附件進(jìn)行修理時(shí)，需要工作人員具有較高的焊接水平，并采用合適的焊接技術(shù)，有效解決附件焊接時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題，包括裂縫、晶界開(kāi)裂等。為提升附件的焊接質(zhì)量，焊接人員應(yīng)采用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，以快速高質(zhì)量地檢測(cè)不同型號(hào)的附件。

1 超聲波探傷的運(yùn)行方式和操作技術(shù)

對(duì)附件焊接質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，借助超聲波原理，將不同頻率的聲波發(fā)送到檢測(cè)位置。檢測(cè)位置反彈聲波后，會(huì)接收到不同振動(dòng)信號(hào)的聲波，并根據(jù)聲學(xué)原理判斷附件結(jié)構(gòu)內(nèi)存在的質(zhì)量問(wèn)題。檢測(cè)過(guò)程中，由壓電晶片發(fā)出超聲波，附件受超聲波作用后，自身結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在的缺陷會(huì)將超聲波形成反射波，將反射波以脈沖的形式出現(xiàn)在檢測(cè)設(shè)備上。此時(shí)，檢測(cè)人員可根據(jù)脈沖波形確定附件內(nèi)存在缺陷的位置和規(guī)格。

目前，以超聲波為原理研制的檢測(cè)技術(shù)可分為四種。第一，穿透法。借助設(shè)備發(fā)出的脈沖波，形成持續(xù)的傳播信號(hào)作用在附件上，附件將傳播信號(hào)轉(zhuǎn)換成能量，工作人員根據(jù)能量的變化確定附件內(nèi)的缺陷位置和規(guī)格。使用穿透法對(duì)附件進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，工作人員將兩個(gè)探頭放置在設(shè)備和附件上作為信號(hào)發(fā)射設(shè)備和信號(hào)接收設(shè)備。第二，脈沖反射法。工作人員通過(guò)產(chǎn)生的發(fā)射波檢測(cè)附件存在的缺陷。

檢測(cè)過(guò)程以缺陷回波法為主，工作人員通過(guò)儀器即可獲得相關(guān)信息。第三，共振法。通過(guò)共振法會(huì)在附件的內(nèi)部形成聲波，聲波半波長(zhǎng)為附件厚度整數(shù)倍時(shí)，儀器會(huì)顯示信號(hào)產(chǎn)生的共振頻率，以此確定附件內(nèi)存在缺陷的位置和規(guī)格。第四，TOFD法。使用該方法，工作人員使用多個(gè)探頭將產(chǎn)生的聲波營(yíng)造成一個(gè)檢測(cè)環(huán)境，將附件放置在該環(huán)境內(nèi)，若附件結(jié)構(gòu)內(nèi)存在缺陷，會(huì)產(chǎn)生反射聲波和衍射波。

工作人員計(jì)算反射時(shí)間，并按照三角方程原理確定附件內(nèi)缺陷的位置和規(guī)格。現(xiàn)階段，在飛機(jī)附件檢測(cè)過(guò)程中，通常會(huì)使用脈沖發(fā)射法。

2 常見(jiàn)缺陷波形和預(yù)防措施

2.1 氣孔缺陷的波形和預(yù)防措施

若附件出現(xiàn)單氣孔缺陷，此時(shí)缺陷位置產(chǎn)生的波形具有高度低、單縫且穩(wěn)定性良好等特點(diǎn)。在檢測(cè)單氣孔缺陷時(shí)，需要固定探頭位置，并保證每個(gè)角度的探測(cè)方向都能獲得相同大小的發(fā)射波。若出現(xiàn)多個(gè)且密集的氣孔缺陷時(shí)，不同大小的氣孔會(huì)出現(xiàn)不同高度的發(fā)射波。此時(shí)將探頭進(jìn)行定點(diǎn)旋轉(zhuǎn)時(shí)，反射波會(huì)出現(xiàn)規(guī)律性的波動(dòng)情況。

引發(fā)附件出現(xiàn)氣孔缺陷的主要原因有三個(gè)方而。第一，工作人員使用未能充分烘干的焊接材料，且在焊接時(shí)出現(xiàn)藥皮脫落、焊芯銹蝕等情況。出現(xiàn)上述情況時(shí)，多數(shù)是由于工作人員未能精準(zhǔn)控制焊接電流，導(dǎo)致電弧增長(zhǎng)。第二，使用波動(dòng)變化較大的電壓。第三，使用氣體對(duì)焊接過(guò)程進(jìn)行保護(hù)時(shí)，保護(hù)氣體純度較低。

為避免附件焊接時(shí)出現(xiàn)氣孔缺陷，工作人員應(yīng)實(shí)施以下預(yù)防措施。第一，使用未銹蝕且未出現(xiàn)藥皮開(kāi)裂或者剝落情況的焊條。若使用生銹的焊條，需要工作人員對(duì)焊條充分除銹。第二，工作人員應(yīng)充分烘干使用的焊條，并嚴(yán)格清理焊條的兩側(cè)以及坡口等位置后才能進(jìn)行焊接操作。第三，工作人員應(yīng)嚴(yán)格控制焊接時(shí)使用的電流、電壓，并保證焊接的速度符合焊接標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 夾渣缺陷的波形和預(yù)防措施

附件焊接后出現(xiàn)點(diǎn)狀?yuàn)A渣缺陷時(shí)，此時(shí)進(jìn)行超聲波檢測(cè)，產(chǎn)生的回波信號(hào)會(huì)出現(xiàn)較低的鋸齒狀波幅。此外，在主峰附近還會(huì)出現(xiàn)小峰，若平移探頭，會(huì)使產(chǎn)生的波幅發(fā)生變化。

引發(fā)附件焊接產(chǎn)生夾渣的原因有：工作人員使用較小的電流，且電流通過(guò)速度較快，未能出現(xiàn)熔渣既完成焊接操作;工作人員未清理完成焊接的位置;使用的焊條與焊接材料接觸后，山于成分不同出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致焊接位置出現(xiàn)夾渣。

對(duì)夾渣缺陷實(shí)施的預(yù)防措施包括：工作人員應(yīng)保證電流的大小保持在穩(wěn)定狀態(tài);適當(dāng)提高焊接坡口角度;在焊接的準(zhǔn)備階段，嚴(yán)格清理坡口;根據(jù)焊接材料的性質(zhì)，工作人員選擇介適的焊條，并嚴(yán)格控制焊接速度。

2.3 未焊透缺陷的波形和預(yù)防措施

檢測(cè)未焊透位置時(shí)，產(chǎn)生的反射波幅較為穩(wěn)定。若信號(hào)的反射率高，會(huì)增大波形的浮動(dòng)。附件在焊接時(shí)一旦出現(xiàn)未焊透缺陷，會(huì)成為附件出現(xiàn)損壞問(wèn)題的突破口，進(jìn)而造成附件的整體性遭到破壞。附件在焊接時(shí)由于坡口位置預(yù)留的空間較小，且工作人員未能控制焊接速度和使用的電流，將導(dǎo)致焊接位置出現(xiàn)未焊透缺陷。工作人員應(yīng)增加坡口的預(yù)留空間，選擇適合焊接的坡口角度，同時(shí)充分焊

接存在的間隙。

2.4 未熔合缺陷的波形和預(yù)防措施

對(duì)附件進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，若平移探頭，此時(shí)波形未出現(xiàn)較大的波動(dòng)情況，而在多個(gè)角度檢測(cè)時(shí)出現(xiàn)不同波幅的反射信號(hào)，證明附件存在未熔合缺陷。引發(fā)焊接出現(xiàn)未熔合的原因主要是工作人員未能清理干凈坡口，且焊接速度較快。此外，工作人員未能精準(zhǔn)控制焊接角度，同時(shí)未能將電流控制在穩(wěn)定范圍內(nèi)，也會(huì)造成焊接出現(xiàn)未熔合。為預(yù)防焊接出現(xiàn)未熔合缺陷，工作人員既要控制好電流大小，保證焊接角度，還應(yīng)徹底清理坡口。

2.5 裂紋缺陷的波形和預(yù)防措施

第一，熱裂紋缺陷的波形和預(yù)防措施。引發(fā)焊接出現(xiàn)熱裂紋缺陷的原因主要是熔池溫度下降過(guò)快，此時(shí)焊縫整體受熱發(fā)生變化，在熱量作用下產(chǎn)生拉應(yīng)力造成熱裂紋缺陷。工作人員實(shí)施預(yù)防措施時(shí)應(yīng)按照順序進(jìn)行焊接，并對(duì)焊接材料的偏折程度進(jìn)行試驗(yàn)，以避免熱裂縫缺陷的出現(xiàn)。第二，冷裂紋缺陷的波形和預(yù)防措施。焊接時(shí)出現(xiàn)冷裂紋，一方面是由于工作人員使用淬透性較高的焊接材料，導(dǎo)致材料在完成焊接后由于溫度下降產(chǎn)生的拉力出現(xiàn)冷裂紋。另一方而，工作人員未能控制焊接速度，在過(guò)快的焊接速度下，使用的氫氣滯留在焊縫中進(jìn)而形成冷裂紋缺陷。工作人員實(shí)施預(yù)防措施時(shí)，應(yīng)首先加熱材料，完成焊接后逐漸降低溫度。此外，有效處理縫隙中存在的氫，并且保證在正確的操作順序下完成焊接工作，以保證焊接位置的應(yīng)力滿足使用標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于附件焊接時(shí)產(chǎn)生的缺陷，既需要通過(guò)嚴(yán)格的檢測(cè)處理存在的缺陷，由需要為避免缺陷再次出現(xiàn)，應(yīng)實(shí)施有效的預(yù)防措施，以提升焊接質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]羅海湘.關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)探傷檢測(cè)的探討[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2012，（21）.