金属材料焊接中超声无损检测技术的应用

2019-11-28张平

商品与质量 2019年29期

张平

德阳天元重工股份有限公司四川德阳 618000

金属材料具有强度高、材质均匀、塑性韧性好、制造方面等特点，广泛的应用在电力、交通、建筑、航空航天等各行各业中。焊接是金属材料重要的加工工艺，通用采用局部加热或者加压的方式，借助金属材料内部原子之间的扩散运动与结合，将两个分离的工件连接成为一个整体。但是，金属材料的焊接过程中，非常容易产生焊接变形及残余应力，造成焊接后的工件出现裂纹、气孔、夹渣以及未熔合等缺陷。金属材料的焊接缺陷往往会降低工件的加工精度和承载能力，严重影响了工件的使用性能。无损检测技术可以在不破坏工件的基础上，对材料和零部件的内部和表面进行缺陷检测，对缺陷进行定性分析与定量评价。基于超声波的无损检测技术在金属焊缝缺陷检测领域有着巨大的优势，利用从待检测工件内部结构的“端角”和“端点”处得到的衍射能量来对内部缺陷进行定性和定量分析。本文采用超声TOFD方法检测金属材料焊接内部缺陷，在分析金属材料焊接缺陷常用无损检测技术的基础上，分析超声TOFD方法的优势，并结合实例验证该方法的有效性。

1 超声无损检测的优点

通过对超声无损检测技术的原理的了解，可知超声无损检测技术原理简单，造价低。超声无损检测技术的运用促进了当代工业、机械以及各种金属制造的发展。首先，超声无损技术在检测过程中不会破坏金属的特性。换言之，在检测的过程中是自动的识别出金属内部存在的缺陷，从某种意义上来说，这种技术是不存在任何风险性的。其次，超声无损检测技术检测速度快。众多科学家在研究之后表明，在检测的过程，超声波会精确地检测出金属内部存在的问题，比如金属的接口处连接不齐、凹陷和松动等问题，这些问题在工业生产上都是绝对不允许出现。倘若出现这些生产上的失误后期就会变得很难完善。如果不利用超声波识别技术，仅选用人为识别，不仅降低了生产效率，而且还会严重影响生产质量。在运用了这种新型技术以后，它的识别效果精确、快速，大大提高了企业的生产能力和生产质量。与传统的检测技术相比，超声无损检测技术的优势充分体现出来。由此可见，运用超声无损检测技术在当代金属制造业发展中具有重大意义[1]。

2 超声无损检测技术在金属焊接中的具体作用

2.1 能够检测出金属材料在材质方面的缺陷

金属材料是金属焊接过程中的操作对象，但是如果金属材料在材质上存在一定的问题，那么这样的焊接过程就会失去意义，所以必须在焊接前对金属材料的材质进行检测。虽然有些方面在使用金属材料时对其材质没有较高的要求，但是作为加工方应该对金属材质进行检测以确定材料的层次，进而在焊接过程中使用不熔的焊接方法，比如有的材料内部材质不够均匀，那么在焊接时必须增加焊料或者采用其它措施来确保焊口的质量。通过超声无损检测可以判断金属材料在材质方面的缺陷，其检测方向主要包括材料材质的均匀性、是否含有杂质以及是否存在气孔等方面，在调查中发现，一些金属材料生产商为了谋求更大的利益通常会在生产过程中减少金属材料的使用，但是由于检测手段的落后使这些不良产品进入了市场流通中，进而埋下了严重的安全隐患。超声无损检测技术可以在这一方面发挥重要的检测作用，使金属材料的等级、用途等获得明确标识。

2.2 灵活选择合理超声无损检测技术方法

金属材料焊接过程当中都可能会产生各种各样缺陷问题，工作人员运用超声波无损检测技术进行检测过程中应当根据金属材料缺陷问题，要根据金属材质尺寸形状，以及性质差异等等灵活以及合理选择超声无损方法，其次，金属材料进行焊接之后，应当切实保障超声波检测技术人员通信畅通性，检测技术人员之间可以进行即时交流与沟通，同时可以进行数据交换或者交流测试结果，这样对于提升超声检测技术应用质量以及效果具有重要意义。另外，要及时对于金属材料进行修正，有效处理焊缝问题，保障焊接总体质量。除此之外，金属材料焊接过程当中，要结合材料选择合适焊接时间[2]。

2.3 电磁超声无损检测技术的应用

在温度较高或较低的检测环境当中，对超声波检测的干扰因素也会随之增多，并且在这种特殊环境下，往往都需要使用非接触式检测，在这种情况下电磁超声无损检测技术受到了越来越多业内人士的重视。电磁超声无损检测技术与传统超声无损检测技术的最大区别就在于超声传感器对超声波的激发手段。传统的超声无损检测技术是通过压电晶片来激发超声波的，超声波在压电晶片当中产生，之后通过液体耦合剂的保护作用传递到待检测焊接处中。而电磁超声无损检测技术是通过EMAT线圈和涡流磁场的作用，进而产生出一种洛伦兹力，利用这种电磁耦合的原理来激励和接收超声波。电磁超声无损检测技术能够提升探头的扫描能力，实现非接触式检测，尤其在高温或低温环境下，耦合剂会发生挥发现象，电磁超声无损检测技术能够忽视这些干扰因素，对测量误差进行最大限度的排除[3]。