游樂設施焊接缺陷分析與檢測研究

吳尚兵

（寧夏特種設備檢驗檢測院，寧夏 銀川 750001）

游樂設施是指供人們進行娛樂和休閑的各種設施，如過山車、旋轉木馬、碰碰車等。游樂設施的安全問題主要與設計、制造、安裝、維護等方面有關。而在游樂設施的制造過程中，焊接是不可或缺的一項工藝。然而，由于焊接質量的影響，焊接缺陷是導致游樂設施出現安全問題的主要原因之一。因此，如何有效地檢測和預防游樂設施焊接缺陷成為一個迫切需要解決的問題。

1 游樂設施焊接缺陷的類型、成因與影響

1.1 氣孔

由于氣體被困在焊縫中形成孔洞。氣孔的形成原因很多，常見的原因包括焊接材料表面或內部含有水分或油污等物質，或者焊接過程中熔池中氣體排放不及時導致氣泡形成。這些原因會導致焊接區域的氣體被捕獲在焊縫中，從而形成氣孔。例如，在游樂設施焊接中，如果焊工使用了未經處理的材料，這些材料表面或內部可能含有水分或油污等物質。當焊接過程中發生熔化和蒸發時，這些水分或油污會產生氣體，導致氣泡形成并困在焊縫中，形成氣孔。此外，焊接過程中熔池中的氣體排放不及時也會導致氣泡形成并產生氣孔。如果游樂設施焊接中出現氣孔，將導致焊接強度下降，從而影響設備的安全性。

1.2 夾渣

夾渣是一種常見的焊接缺陷，通常是由于焊接材料表面或內部含有雜質，焊接過程中不完全熔化的金屬，以及焊接材料在熔融狀態下與空氣中的氧化物和碳化物反應形成的氧化物、碳化物和金屬渣等所致。這些夾雜物會被困在焊縫中，并且會影響焊縫的強度和密封性能，容易引起裂紋和脆性斷裂，從而影響游樂設施的安全性和可靠性。例如，在游樂設施焊接過程中，由于焊接材料表面或內部含有雜質，這些雜質可能是銹蝕、油污、塵土或其他物質，這些雜質在焊接過程中會被困在焊縫中，形成夾渣。如果焊接過程中不及時清理這些夾雜物，將導致焊縫的強度和密封性能降低，從而影響游樂設施的安全性和使用壽命。

1.3 未熔合

未熔合是焊接過程中常見的一種缺陷，主要是由于焊絲或電弧沒有完全熔化而形成。未熔合會導致焊縫的強度降低，同時也會影響焊縫的密封性能，從而影響游樂設施的使用壽命和運營效果。首先，焊接參數不合理可能會導致未熔合。例如，焊接電流過小、焊接速度過快、焊絲直徑不匹配等都會導致焊絲或電弧無法充分熔化，從而產生未熔合缺陷。其次，焊接材料表面或內部存在氧化物或其他污染物也會導致未熔合。例如，焊接材料表面存在油污或氧化物等污染物，會使焊接過程中的熔池不穩定，從而導致未熔合缺陷。再次，焊接過程中的外界因素也可能導致未熔合。例如，焊接過程中風速過大、環境溫度過低、材料表面存在脫脂劑等因素都會影響熔池的穩定性，從而導致未熔合的產生。

圖1 未熔合

1.4 焊縫裂紋

焊縫裂紋的形成原因比較復雜。一方面，焊接過程中由于應力集中或冷卻速度過快等原因，會導致焊接金屬受到拉伸或收縮等應力而產生裂紋。另一方面，焊接金屬的成分、熔化度、形狀等因素也會影響焊縫的質量，進而引起焊縫裂紋。此外，焊接操作人員的技術水平和操作方法也會影響焊接質量，進而引起焊縫裂紋的形成。舉例來說，焊接管道時，焊縫裂紋常常是由于管道內部殘留的雜物和氧化物等導致的。這些雜物和氧化物會導致管道內部應力集中，從而引起焊接過程中的應力集中和裂紋的形成。此外，如果焊接時操作不當，如焊接速度過快或焊接電流不穩定等，也會引起焊縫裂紋。

1.5 錯邊

錯邊其主要原因是焊接前準備不足或者焊接過程中控制不當。例如，在焊接兩個金屬板時，如果兩個板不平行或者焊縫兩側的金屬不對齊，則會導致焊縫產生錯邊缺陷。此外，焊接時使用不合適的焊接參數或者焊接設備也可能導致錯邊缺陷的出現。對于游樂設施這樣的大型結構物而言，錯邊缺陷的后果可能更加嚴重。因為錯邊會導致焊縫處的應力集中，從而增加焊縫的脆性斷裂風險。在游樂設施運營過程中，由于震動和振動等因素的作用，焊縫可能會產生額外的應力，導致焊縫處的錯邊缺陷加劇。

2 游樂設施焊接缺陷的檢測方法

2.1 可視檢測

可視檢測是一種簡單、快捷的焊接檢測方法，可以通過肉眼觀察焊縫表面的缺陷情況，例如，焊縫瘤、孔洞、氣孔等。通常情況下，可視檢測是通過對焊縫進行目測、放大鏡觀察和照相等方法進行的。在實施可視檢測時，需要對焊縫進行清潔和去除表面氧化層的處理，以保證觀察效果。檢測時，要充分利用光線、借助放大鏡等工具，對焊縫的各個部位進行仔細觀察。對于觀察難度較大或者無法直接觀察到的部位，還需要借助輔助工具進行觀察，例如，照相、顯微鏡等。同時，可視檢測還需要針對不同的焊接要求，確定焊縫的檢測標準，以保證檢測結果的準確性和可靠性。例如，在游樂設施的焊接質量檢測中，可視檢測是非常重要的一種檢測方法。焊接過程中產生的各種缺陷，例如，氣孔、夾渣、未熔合、焊縫裂紋等，都可以通過可視檢測進行發現。通過對焊縫進行仔細的觀察和評估，可以有效地提高焊接質量，確保游樂設施的安全運行。

2.2 渦流檢測

渦流檢測是一種通過交流電磁場感應金屬材料內部缺陷的檢測方法。在渦流檢測中，檢測人員將檢測線圈放在焊縫表面上，當線圈通電時，會在焊縫內部產生渦流，從而引起感應電磁場。檢測人員通過檢測感應電磁場的變化，判斷焊縫中是否存在缺陷。渦流檢測具有非接觸、高精度、高效率等優點，能夠檢測出微小的焊接缺陷，如裂紋、氣孔、夾渣等，并且不會對焊接材料產生影響。渦流檢測的實施需要專業的檢測設備和經驗豐富的檢測人員進行操作，同時，需要根據不同的焊接工藝和材料選擇合適的檢測參數。渦流檢測適用于各種金屬材料的焊接缺陷檢測，如鋁合金、鋼材、鎳合金等。在游樂設施的制造過程中，渦流檢測可以用于焊接接頭、焊縫等部位的缺陷檢測，保證游樂設施的安全和可靠性。

2.3 超聲波檢測

超聲波檢測是一種利用超聲波在物體內部傳播和反射的原理進行檢測的方法。具體實施方法為，將超聲波傳感器放置在焊縫表面，通過向焊縫中發送超聲波并接收反射波來檢測焊縫內部的缺陷情況。當超聲波在焊縫中遇到缺陷時，會發生反射或散射，形成檢測信號，并通過信號處理技術分析得出焊縫內部缺陷的位置、大小和形態等信息。超聲波檢測具有無損檢測的優點，不會對被測物體產生破壞。同時，超聲波檢測的結果具有較高的準確性和可靠性，能夠檢測出較小和深層次的焊接缺陷。此外，超聲波檢測設備靈活、操作簡便，適用于各種材料和形狀的焊縫檢測。

2.4 X 射線檢測

X 射線檢測是一種利用X 射線對物體進行無損檢測的方法，可以檢測出焊縫內部的缺陷情況，例如，氣孔、夾雜物、裂紋等。X 射線檢測能夠檢測出各種形狀和大小的缺陷，具有高度的精度和準確性，特別適用于焊縫內部缺陷的檢測。X 射線檢測設備通常由X 射線發生器、檢測器、控制系統等組成。在實施檢測時，首先，需要將焊縫放置在X 射線發生器和檢測器之間，發生器會向焊縫發射X 射線，經過焊縫后被檢測器接收。接收的信號會被傳輸到控制系統進行處理，從而得出焊縫內部的缺陷情況。X 射線檢測需要專業設備和人員進行操作，并且對環境有一定的輻射污染，因此需要遵守嚴格的安全規定。

3 游樂設施焊接缺陷的修復方法

3.1 局部修復

局部修復通常適用于一些焊接缺陷不大、影響不嚴重的情況。首先，需要通過焊接檢測方法確定焊接缺陷的類型、大小、形狀和深度等參數，以便確定修復方案和選擇合適的修復材料。然后，選擇符合標準的焊接材料，并按照標準要求對焊接材料進行烘烤和保溫處理。對焊接缺陷進行局部加工和處理，例如，磨削、切割、打磨等，使焊接缺陷的邊緣光滑、清晰，以便進行焊接。進行局部修復焊接時，需要注意控制焊接溫度和焊接速度，避免出現新的焊接缺陷。焊接完成后，需要對焊縫進行后續處理，例如，研磨、打磨等。最后，進行再次檢測，確保焊接缺陷被徹底修復，并且符合要求。如果檢測結果不符合要求，需要重新進行修復，直到檢測結果合格。

3.2 重焊修復

重焊修復是一種復雜的維修方法，需要專業的技術人員和設備來實施。首先，確定焊接缺陷的類型、大小、形狀和深度等參數，以幫助選擇合適的修復方案和焊接材料。例如，在船舶維修中，常見的焊接缺陷包括裂紋、氣孔、夾渣等，需要通過檢測手段來確認缺陷的位置和形狀。根據缺陷的性質和位置，確定使用的焊接材料和工藝，例如，焊絲規格、預熱溫度和焊接電流等參數。其次，準備符合標準的焊接材料和設備，并對焊接材料進行烘烤和保溫處理。例如，在焊接高強度鋼時，需要使用符合標準的焊接材料，并進行烘烤和保溫處理，以確保焊接質量和焊接性能。然后，進行焊接缺陷的清理和準備工作，包括去除氧化皮、切除缺陷區域等。同時，需要控制焊接溫度和焊接速度，避免出現新的焊接缺陷，并在焊接過程中保持焊接區域干燥，避免受潮和污染。在進行焊接時，需要根據焊接缺陷的位置和性質選擇合適的焊接方法，例如，手工電弧焊、氣體保護焊等。同時，需要根據焊接材料和工藝要求，控制焊接溫度、焊接速度和焊接電流等參數，確保焊接質量和焊接強度。焊接完成后，需要對焊縫進行后續處理，如研磨、打磨等，并對焊接區域進行清潔和防銹處理，以延長焊接部位的使用壽命。最后，需要進行全面的焊接檢測，包括外觀檢測、尺寸檢測、材質分析和無損檢測等多個方面，以確保焊接質量達到標準要求。如果檢測結果不符合要求，需要重新進行修復，直到檢測結果合格。

3.3 更換修復

更換修復適用于存在嚴重焊接缺陷的部件無法通過修復恢復安全性的情況。例如，在過山車的焊接連接處發現了明顯的裂紋，且裂紋較長，無法進行有效的修復，此時，就需要進行更換修復。在實施更換修復時，需要通過焊接檢測方法確定部件的焊接缺陷嚴重程度和影響范圍，然后選擇符合標準的備件和配件進行更換。在拆卸原有部件時，需要注意保存所有零件和附件以備將來需要使用。安裝新部件時，需要注意安裝位置和方式，并對更換部件進行清潔和保養以延長使用壽命和保證設施的正常運行。在更換部件后，需要進行全面的焊接檢測和部件檢測，包括外觀檢測、尺寸檢測、材質分析和無損檢測等多個方面，以確保設施的安全性和穩定性。只有檢測結果符合要求，才能重新投入使用。因此，更換修復是一項重要的游樂設施維修工作，必須嚴格按照標準操作，以保證游樂設施的安全性和穩定性。

4 結語

在游樂設施焊接缺陷分析與檢測的研究中，我們深入探討了游樂設施焊接缺陷的類型和成因，以及如何通過有效的檢測手段來及時發現和解決這些問題。通過對焊接工藝的優化和完善，我們可以有效地提高游樂設施的安全性和穩定性，為游客提供更加安全、舒適的游樂體驗。同時，我們也認識到了焊接工藝的重要性和必要性，需要加強對焊接工藝的研究和探索，為游樂設施的安全生產提供更加可靠的技術保障。