無損檢測技術(shù)在機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)中的運(yùn)用

徐 文

（武漢城市學(xué)院機(jī)電工程學(xué)部，湖北 武漢 430083）

隨著工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)不斷發(fā)展及產(chǎn)業(yè)規(guī)模的逐步擴(kuò)大，我國工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了長足的發(fā)展。機(jī)械焊接技術(shù)作為工業(yè)生產(chǎn)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，其有著十分廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展前景，并且技術(shù)種類、形式得到不斷發(fā)展完善。焊接技術(shù)主要指的是經(jīng)由對工件提供熱量傳遞或壓力等外部能量，同時(shí)采用相應(yīng)的填充材料，以將各成一體的零件結(jié)合成一體的技術(shù)。通過焊接技術(shù)制成的結(jié)構(gòu)是工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域十分常見的一種機(jī)械結(jié)構(gòu)，并且主要可分為支架、筒體、桁架等類型，在交通、器械、航天航空等領(lǐng)域得到了廣泛推廣。比如，叉車車架即屬于是由左右箱體、尾架等焊接而成的大型結(jié)構(gòu)件，叉車的安全性、可靠性受叉車車架焊縫質(zhì)量很大程度影響，由此對焊縫檢測技術(shù)提出了十分嚴(yán)格的要求。經(jīng)焊接技術(shù)制成的機(jī)械結(jié)構(gòu)，受焊接技術(shù)工藝特征影響，往往會在結(jié)構(gòu)整體性能、結(jié)構(gòu)尺寸、精度方面出現(xiàn)不同程度的問題。比如，在焊接時(shí)，因?yàn)榛w材料與焊接材料在組織成分、性能上存在一定差異，會致使焊接中出現(xiàn)熱量傳遞不均勻情況，進(jìn)而導(dǎo)致應(yīng)力集中，引發(fā)焊接結(jié)構(gòu)缺陷。倘若在焊接實(shí)踐中出現(xiàn)焊接結(jié)構(gòu)缺陷，不僅會對機(jī)械結(jié)構(gòu)的承載能力造成不利影響，還會影響機(jī)械設(shè)備的使用年限，進(jìn)一步影響機(jī)械工程額項(xiàng)目設(shè)計(jì)開展。因此，在機(jī)械焊接中，焊接質(zhì)量優(yōu)劣重要影響著機(jī)械系統(tǒng)的安全性、可靠性。為此，在機(jī)械焊接中，應(yīng)提高對無損檢測技術(shù)的有效認(rèn)識，并基于對機(jī)械結(jié)構(gòu)狀態(tài)的全面分析，制定合理的檢測方案，切實(shí)保證檢測技術(shù)應(yīng)用效果，為機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)安全性、可靠性提供有力保障。

1 無損檢測技術(shù)在機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)中的運(yùn)用優(yōu)勢

自20世紀(jì)引進(jìn)我國以來，無損檢測技術(shù)在我國得到了迅速發(fā)展，并逐漸發(fā)展成我國眾多領(lǐng)域工程的重要檢測手段，為我國小到基礎(chǔ)建設(shè)，大到航空航天發(fā)展，都貢獻(xiàn)了一份力，進(jìn)一步推動了我國社會經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步發(fā)展。有別于傳統(tǒng)焊接檢測技術(shù)，無損檢測技術(shù)不會對機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)及焊接處表面構(gòu)成破壞，在保證機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)完整的同時(shí)，還可提升檢測技術(shù)運(yùn)用效率，其對于機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)的保護(hù)、檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性等方面，都是傳統(tǒng)焊接檢測技術(shù)所無法比擬的。無損檢測技術(shù)在機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)中的運(yùn)用優(yōu)勢，主要表現(xiàn)為以下幾方面：

1.1 可提升機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)檢測的科學(xué)性、穩(wěn)定性

傳統(tǒng)焊接檢測技術(shù)由于缺乏對機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)科學(xué)性及其原理的有效掌握，更多是通過檢測人員的檢測經(jīng)驗(yàn)，采用現(xiàn)有的檢測工具開展檢測。在該種檢測模式下，不僅難以保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，往往還會對機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)造成不同程度的損壞，影響其焊接效果，進(jìn)一步使得焊接結(jié)構(gòu)可能會出現(xiàn)各式各樣的問題及安全隱患。而無損檢測技術(shù)憑借其操作便捷、技術(shù)先進(jìn)、應(yīng)用成本低等優(yōu)勢，不僅可極大水平提升機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)檢測的準(zhǔn)確性，還可實(shí)現(xiàn)對機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)的合理保護(hù)、處理，不會對焊接結(jié)構(gòu)本身造成損壞，進(jìn)而保障焊接結(jié)構(gòu)后續(xù)應(yīng)用的科學(xué)性、穩(wěn)定性。

1.2 可合理防范安全風(fēng)險(xiǎn)，降低運(yùn)行維護(hù)成本

當(dāng)前機(jī)械化時(shí)代背景下，各式各樣機(jī)械設(shè)備在眾多行業(yè)領(lǐng)域得到廣泛推廣，其工作強(qiáng)度也呈現(xiàn)出不斷提升的趨勢，加之隨著機(jī)械設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的不斷增加，極易出現(xiàn)各種零部件的物理磨損及化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而造成設(shè)備老化致使引發(fā)各式各樣的安全問題。針對這一情況，應(yīng)在機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)中有效發(fā)揮無損檢測技術(shù)的運(yùn)用優(yōu)勢，對焊接工作開展全面及時(shí)的檢測，以確保焊接過程的安全性、可靠性。無損檢測技術(shù)操作便捷，不會對檢測對象的使用性能構(gòu)成影響，無損檢測技術(shù)可適用于機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)的整個(gè)運(yùn)行過程，包括對正在使用的機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)的檢測。因而，無損檢測技術(shù)尤為適用于對機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)焊接點(diǎn)進(jìn)行定期檢測，以此可有效及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，并予以及時(shí)處理，保障機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)的運(yùn)行質(zhì)量、效率，在后續(xù)使用中有效防范安全風(fēng)險(xiǎn)，延長機(jī)械設(shè)備使用壽命，降低機(jī)械設(shè)備運(yùn)行維護(hù)成本。

2 機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)中存在的缺陷分析

在生產(chǎn)實(shí)踐中，焊接技術(shù)所形成焊接缺陷，依據(jù)形式的差異主要可分成宏觀缺陷、內(nèi)部缺陷以及微觀缺陷等類型，不同類型的缺陷有著不同的特征、表現(xiàn)形式以及影響，具體而言：

2.1 機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)的宏觀缺陷

作為機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)中存在的明顯缺陷，宏觀缺陷主要指的是無需借助外部專業(yè)檢測工具開展檢測，即可通過人為發(fā)現(xiàn)機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)中存在的問題，且主要包括有焊瘤、咬邊、焊接穿孔等缺陷。其中，焊瘤主要指的是因?yàn)樵O(shè)備老化接觸不良或者人為操作不當(dāng)?shù)葐栴}使得在機(jī)械焊接時(shí)未能實(shí)現(xiàn)良好的加熱效果，受加熱不充分影響，造成焊接難以有效連接，同時(shí)溶液由旁邊流出并在冷卻后形成瘤狀金屬。咬邊主要指的是人為操作不當(dāng)使得焊道與基體材料連接位置出現(xiàn)深淺不規(guī)則的凹陷或溝槽，不僅會對機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)的美觀度、焊接強(qiáng)度造成不利影響，更會引發(fā)其他一系列問題。焊接穿孔則指的是因?yàn)椴僮鞑划?dāng)，在焊接時(shí)焊接工藝參數(shù)調(diào)節(jié)不合理出現(xiàn)焊接深度、力度過高，造成溶液從焊縫背面流出，進(jìn)而引發(fā)焊接結(jié)構(gòu)缺陷。

2.2 機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)的內(nèi)部缺陷

內(nèi)部缺陷作為機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)缺陷中十分常見的一種缺陷類型，一般出現(xiàn)于焊接結(jié)構(gòu)內(nèi)部。因?yàn)樵摲N缺陷難以通過肉眼直接觀察到，所以需要引入先進(jìn)的檢測設(shè)備及科學(xué)的檢測方法進(jìn)行檢測，該種缺陷類型主要包括有氣孔、夾渣、裂痕以及內(nèi)部未熔合等。其中，氣孔主要指的是在開展機(jī)械焊接過程中，因?yàn)楹附硬牧衔闯浞秩诨又y以確保焊接點(diǎn)溶液平均分布引發(fā)的小氣泡等問題。夾渣主要指的是焊接結(jié)束后，焊縫中存在有金屬或非金屬等不同類型的雜質(zhì)。裂痕主要指的是焊接時(shí)，因?yàn)椴僮鞑缓侠碇率购附硬牧舷嗷ソY(jié)合時(shí)原子結(jié)合破壞，進(jìn)而造成焊接面出現(xiàn)明顯的裂縫情況。內(nèi)部未熔合主要指的是因?yàn)楹附訜崃坎怀浞郑沟脙煞N金屬材質(zhì)之間未充分熔合在一起的情況。針對上述這些內(nèi)部缺陷，一般需要引入光學(xué)、聲學(xué)等技術(shù)開展分析，進(jìn)而對缺陷的一系列特征及信息予以采集。

2.3 機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)的微觀缺陷

微觀缺陷不同于宏觀缺陷，也需要利用檢測設(shè)備開展專業(yè)檢測方可發(fā)現(xiàn)問題，主要指的是在焊接期間受操作不當(dāng)或溫度等因素影響，使得焊接結(jié)構(gòu)受熱不均，進(jìn)而造成微觀結(jié)構(gòu)及性能發(fā)生變化，出現(xiàn)焊接過熱、焊接過燒、偏析等情況。其中，焊接過熱主要指的是所采用的焊接技術(shù)與機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)用不相符，致使工件受熱嚴(yán)重，造成材料晶體組織遭到破壞的現(xiàn)象。焊接過燒主要指的是熱量匯聚于工件某一部位時(shí)間過長，致使晶界發(fā)生氧化或者局部熔化的情況。偏析主要指的是焊接時(shí)因?yàn)樵O(shè)備問題及操作不當(dāng)，使得焊接結(jié)構(gòu)偏離，溶液偏向一方聚集的情況。對于微觀缺陷類型的分析，通常難以保證工件的完整性，而需要對工件結(jié)構(gòu)予以切割、解剖處理，然后借助檢測設(shè)備對其組織性能開展檢測分析。

3 無損檢測技術(shù)在機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)中的運(yùn)用實(shí)踐

3.1 射線無損檢測技術(shù)的運(yùn)用實(shí)踐

射線無損檢測技術(shù)，主要指的是借助射線檢測工件內(nèi)外部性能的技術(shù)手段。該項(xiàng)技術(shù)檢測原理在于基于不同射線穿透性及衰減程度的差異，將其投射于工件表面，以密度、厚度的不同達(dá)到檢測的效果。比如，倘若檢測對象密度偏大，一些射線的吸收量偏大，將會出現(xiàn)相對明顯的衰減現(xiàn)象；而射線穿透空氣時(shí)，空氣吸收量明顯降低，這一過程通過對底片的觀察會發(fā)現(xiàn)較為明顯的光感程度。射線無損檢測技術(shù)在機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)中可實(shí)現(xiàn)良好的運(yùn)用效果。在運(yùn)用實(shí)踐中，基于射線原理，通過激光照射及掃描檢測對象的形式，以了解機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)，并對成像設(shè)備上的信號及數(shù)據(jù)信息等開展分析。因?yàn)闄C(jī)械焊接本身存在有各式各樣的缺陷，由此會影響射線無損檢測技術(shù)的應(yīng)用效果，所以應(yīng)對接焊接中對應(yīng)的形狀、數(shù)量、大小等信息數(shù)據(jù)開展檢測，分析缺陷引發(fā)原因，以及對機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)的質(zhì)量等級予以評定。射線無損檢測技術(shù)通常運(yùn)用于密閉性相對高的焊接結(jié)構(gòu)，具體檢查方法包括有電視成像法、電離法，可完成對機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)缺陷的自動檢測，并可對缺陷結(jié)構(gòu)面的形狀、大小等信息數(shù)據(jù)開展全面分析。

3.2 超聲檢測技術(shù)的運(yùn)用實(shí)踐

在無損檢測技術(shù)中，超聲檢測技術(shù)主要是運(yùn)用穿透力較強(qiáng)的超聲波以對設(shè)備開展檢測。隨著社會的不斷發(fā)展及科學(xué)技術(shù)的飛速進(jìn)步，各行各業(yè)對設(shè)備的性能及質(zhì)量安全均提出了更為嚴(yán)格的要求，為適應(yīng)社會發(fā)展要求，在計(jì)算機(jī)等先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的支持下，超聲檢測技術(shù)可適用于眾多領(lǐng)域，盡管是針對一些復(fù)雜的環(huán)境，亦可運(yùn)用超聲檢測技術(shù)開展檢測，且獲取的數(shù)據(jù)結(jié)果也較為便捷可靠。超聲檢測依托超聲波震動及介質(zhì)傳播，可從多個(gè)方向采集能量，采集穿透于介質(zhì)中的震動，并將震動轉(zhuǎn)化成聲波，然后聲波于介質(zhì)面中發(fā)生折射或者反射等一系列物理現(xiàn)象，最終完成對工件存在缺陷與否的檢測。對于超聲檢測技術(shù)在機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)中的運(yùn)用，主要是依托對超聲波的運(yùn)用，保證超聲波于同一均勻介質(zhì)中開展恒速直接傳播，進(jìn)而對超聲波呈現(xiàn)的信息數(shù)據(jù)開展全面分析，以了解機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)中存在的缺陷問題。超聲檢測技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)中存在的缺陷問題的有效分析，憑借其準(zhǔn)確性較好、檢測速度較快、靈敏度較高等優(yōu)勢，在機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)中得到了廣泛推廣。但值得一提的是，對于一些復(fù)雜的施工環(huán)境，亦或在不規(guī)則機(jī)械結(jié)構(gòu)檢測中，超聲波會遭到嚴(yán)重?fù)p耗，進(jìn)而會影響設(shè)備接收信號的過程，進(jìn)一步使得檢測準(zhǔn)確性降低。

3.3 磁粉檢測技術(shù)的運(yùn)用實(shí)踐

磁粉檢測技術(shù)主要是對磁場中磁化后的鐵性質(zhì)材料對應(yīng)呈現(xiàn)的特征開展檢測，檢測期間，倘若特性的材料發(fā)生磁化反應(yīng)，則磁感強(qiáng)度會出現(xiàn)一定提升，不過磁感主要出現(xiàn)于鐵磁性材料中，所以不會出現(xiàn)吸附磁粉的情況，倘若焊縫表面存在缺陷，鐵磁材料內(nèi)部的磁感將會發(fā)生相應(yīng)轉(zhuǎn)變，在機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)磁粉，接著對磁粉開展一定的處理，使磁粉可更為直觀被檢測人員觀察，這一運(yùn)行過程即為磁粉檢測技術(shù)。在對磁粉開展處理期間，通常運(yùn)用的磁粉都具有熒光性的特征，如此一來可讓檢測人員在檢測期間及時(shí)觀察到磁粉反應(yīng)。對于磁粉檢測技術(shù)在機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)中的運(yùn)用，其具有操作便捷、靈敏度較高、檢測成本較低等優(yōu)勢，同時(shí)磁粉檢測技術(shù)還具備較強(qiáng)的適應(yīng)性，但凡是鐵磁性材料，均可運(yùn)用磁粉檢測技術(shù)，并且對于一些相對隱秘的缺陷亦可開展精準(zhǔn)檢測。但磁粉檢測技術(shù)也存在一些不足之處，對于奧氏體不銹鋼、鋁合金等材質(zhì)機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)，則并不適宜運(yùn)用磁粉檢測技術(shù)開展檢測。

3.4 滲透檢測技術(shù)的運(yùn)用實(shí)踐

滲透檢測技術(shù)，亦可稱之為液體滲透檢測技術(shù)，主要是依托毛細(xì)現(xiàn)象檢測材料表面存在缺陷與否的一種無損檢測技術(shù)。20世紀(jì)初，主要借助可實(shí)現(xiàn)滲透能力的煤油對機(jī)車零件裂縫進(jìn)行檢測，20世紀(jì)40年代，美國研發(fā)出了一種更為先進(jìn)的熒光滲透液。如今，滲透檢測技術(shù)主要應(yīng)用于工件或者材料表面缺陷的檢測，其有效擺脫了材料磁性的束縛，和磁粉檢測技術(shù)相比得到了更為廣泛的推廣。滲透檢測技術(shù)主要可運(yùn)用于多種金屬、非金屬、磁性、非磁性材料及零件表面的缺陷檢測中，除去表面多孔性材料之外，各種存在表面開口的材料都可運(yùn)用滲透檢測技術(shù)檢測獲取較為良好的檢測結(jié)果。滲透檢測技術(shù)操作相對簡單，同時(shí)不需要投入過多的檢測設(shè)備。所以，其在機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)中的運(yùn)用，具有較為突出的成本優(yōu)勢，同時(shí)可直觀呈現(xiàn)缺陷，可有效發(fā)現(xiàn)寬度在1微米以內(nèi)的缺陷。在滲透檢測技術(shù)運(yùn)用實(shí)踐中，檢測對象不會受到組織結(jié)果、化學(xué)成分等因素的影響，并可實(shí)現(xiàn)對裂痕、氣孔的一系列缺陷的有效檢測。但滲透檢測技術(shù)不適用于對粉末冶金工件及各種多孔材料的檢測。

4 結(jié)束語

綜上所述，無損檢測技術(shù)在機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)中的運(yùn)用，不僅使機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)檢測具有科學(xué)性、穩(wěn)定性，還可合理防范安全風(fēng)險(xiǎn)，降低運(yùn)行維護(hù)成本。因此，在機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)檢測中，檢測人員應(yīng)結(jié)合機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)，明確機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)存在的常見缺陷類型，推進(jìn)對射線無損檢測技術(shù)、超聲檢測技術(shù)、磁粉檢測技術(shù)、滲透檢測技術(shù)等無損檢測技術(shù)的科學(xué)合理運(yùn)用，為機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)運(yùn)行的安全性、可靠性提供可靠支持。