机械焊接结构的无损检测技术研究

王丽华

摘要：机械焊接结构的无损检测技术是针对焊接可能存在的缺陷进行的，主要包括焊接的内部缺陷、焊接的宏观缺陷和焊接的微观缺陷三个方面，主要的检测方法有辐射无损检测技术、超声无损检测技术和电磁无损检测技术，除此之外，比较常见的机械焊接结构的无损检测技术还包括渗透检测方法、泄露检测方法和红外检测方法，相信随着机械焊接结构的无损检测技术的不断发展，越来越多的新型检测技术将会得到推广和应用。

关键词：机械焊接结构；无损检测技术；辐射无损检测；超声无损检测；电磁无损检测；焊接缺陷

中图分类号：TG441 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）36-0016-02

焊接技术是指通过加热或者加压的方法，在没有其他填充材料的前提下，将不同的工件焊接在一起的方法。近几年来随着焊接技术的飞速发展，焊接的形式和结构也随之优化，并得到了广泛的应用（例如被应用于机械与船舶制造、管道和容器的焊接等方面），但是焊接技术也具有其自身的缺陷，例如焊接后的工件容易出现焊接变形现象，对工件的加工精度和承载能力都会造成一定的影响，因此，针对有特殊要求的焊接工件，必须要通过机械焊接结构的无损检测，才能保证工件在实际应用中的安全性和完整性。

1 无损检测技术的内容

机械焊接结构的无损检测技术主要是针对焊接可能存在的缺陷进行的，主要包括以下三个方面：一是焊接的内部缺陷，二是焊接的宏观缺陷，三是焊接的微观缺陷，具体内容如下：

1.1 机械焊接结构的内部缺陷

机械焊接结构的内部缺陷主要包括夹渣（指焊接过程中有熔渣残留在焊缝中的现象）、气孔（指焊接过程中有气体被包裹在熔化的金属内部没有逸出）、裂纹（指焊接过程中原子间的融合过程受到破坏，形成新的界面，表现为裂纹）等，这些缺陷不能简单地通过目测来发现，需要通过磁粉无损检测技术、超声和射线无损检测技术进行检测。

1.2 机械焊接结构的宏观缺陷

机械焊接结构的宏观缺陷主要包括咬边（焊接过程中沿着焊接缝形成的凹槽）、焊瘤（焊接过程中液态金属从焊缝根部溢出形成的金属瘤状物）和烧穿（焊接过程中因为局部过热导致熔化的金属从焊缝的背面溢出，形成穿孔）三种类型，焊接的宏观缺陷能够通过眼睛直接观测或者可以借助简单的光学仪器进行检测。

1.3 机械焊接结构的微观缺陷

机械焊接结构的微观缺陷是机械焊接结构的无损检测技术的重点和难点，主要缺陷类型包括过热（焊接过程中局部受热使焊接晶粒变大的现象）、过烧（过高的温度长时间停留导致晶粒的界面发生氧化的现象）和偏析（焊接过程中的熔合区受热循环的作用而出现的内部成分单向聚集的现象）等，这些缺陷无法通过肉眼直接检测，需要利用电子显微镜技术或者高倍显微镜技术进行检测，同时结合专业知识对内部焊接组织的不均匀性进行分析。

2 机械焊接结构的无损检测技术特点分析

2.1 辐射无损检测技术

机械焊接结构的辐射无损检测技术主要包括中子辐射照相检测、X射线照相检测等，目前应用最多的是利用X射线进行的焊接无损检测，该检测方法是利用X射线的不同吸收来对焊接工件内部的缺陷进行检测，工件各部位的厚度和密度差异会导致不同吸收量的投入射线，通过检测这些不同吸收量的投入射线的变化可以判断出血焊接点缺陷的性质、分布、大小和形状。

2.2 超声无损检测技术

超声无损检测技术是利用超声波在介质的传播过程中会出现不同程度的衰减，利用超声波遇到焊接界面时反射回来的声波性质来判断焊接部位的缺陷类型和缺陷程度。目前超声无损检测技术中比较先进和成熟的就是声发射方法，即利用受应力材料中局部的瞬间位移产生的声-波效应来对焊接点进行动态的无损检测，这种检测方法属于动态检测，不但可以确定焊接缺陷的部位和类型，还可判断缺陷的大小和程度。

2.3 电磁无损检测技术

电磁无损检测技术主要包括的类型有涡流检测、磁粉检测和磁漏检测等，其中应用比较多的是磁粉无损检测技术，这种检测方法的依据是焊接缺陷处的磁场和磁粉会相互作用，当被检验的焊接部位发生磁化后，其表面就会因为磁的不连续而出现漏磁场，漏磁场的存在就可以判断焊接点缺陷的存在，根据漏磁场的大小也能够判断焊接点缺陷的大小。

虽然磁粉无损检测技术具有非常高的灵敏度（检测灵敏度可达微米级别），但是其实际应用却具有比较大的局限性，它只适用于表面裂纹缺陷的检测，只能够检测到铁磁性材料工件之间的焊接缺陷。

3 其他无损检测方法

除了以上的三大类检测方法之外，比较常见的机械焊接结构的无损检测技术还包括渗透检测方法、泄露检测方法和红外检测方法，具体方法如下：

3.1 渗透检测方法

渗透检测方法利用的主要原理是毛细管现象，具体方法是将具有渗透性的液体借助毛细管的作用将其深入待检焊接部位的缺陷中，除去多余的渗透液后，用显现剂进行喷涂，将待检部位的渗透液吸附出来后可进行表面显示，具有灵敏度高（可检验1μm大小的裂纹）、简便性和直观性的特点。该检测方法的应用具有一定的局限性，即只能够对表面存在开口型裂纹的焊接缺陷进行检测，适用于表面粗糙度相对较低的焊接点的检测。

3.2 泄露检测方法

泄露检测方法的主要原理是利用密闭容器的内外压力差作为动力，液体能够顺着漏缝渗入和渗出待检部位的一种无损检测方法。

3.3 红外检测方法

红外检测方法主要是利用红外辐射的原理进行无损检测，在计算机的辅助下，通过对焊接工件的扫描（存在缺陷的焊接点会出血温度的变化）来反馈焊接点的缺陷信息。另外，如果固定热量被注入焊接工件后，碰到不均匀的缺陷位置就会导致热量堆积或者散失，计算机会显示出温度异常现象，进而能够确定工件焊接的缺陷位置和程度。

4 结语

随着焊接工件对焊接技术要求的不断提高和焊接技术的快速发展，焊接的缺陷也会越来越少，但这种精细的焊接缺陷在焊接过程中必然存在，需要利用机械焊接结构的无损检测技术对其进行全面的检测，以此充分评估焊接的质量，保证焊接件在实际应用中的稳定性。

随着机械焊接结构的无损检测技术的不断发展，越来越多的新型检测技术得到推广和应用，例如借助计算机处理的层析成像技术能够快速准确地检测出焊接部位的夹渣、裂纹和气孔等多种缺陷类型，并对焊接缺陷做出全面的评估，使工件的使用者在实际应用中真正做到了心中有数，因此，可以说机械焊接结构的无损检测技术对于保障焊接件结构的完整性和安全性具有十分重要的作用。

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