焊接裂纹的无损检测技术探讨
2020-12-10郑银龙
郑银龙
(郑州国电机械设计研究所有限公司,河南 郑州 450000)
无损检测技术是现代社会生产中一种常见的检测技术方法,无损检测技术在当前社会中应用比较广泛、包括材料制造领域、数字化技术领域、工程建造领域。通过无损检定技术的有效应用很大程度上提高了检测精度,并且能够保持检测物体完好。而在当前工业生产中,焊接工艺实施至关重要,利用无损检测技术可以有效的完成焊接工艺裂纹检测,保证焊接工艺良好实施[1]。
1 无损检测技术的简要阐述
1.1 无损检测技术概述
无损检测技术具体就是指“无损害检测技术”。不对检测物体的物理性质和化学性质进行破坏,而实现精准检测是无损检测的主要优势。无损检测技术是一项集成化的检测技术,只要检测技术不对物体造成损害而直接获取物体检测信息就可以称之为无损检测技术,而随着现代检测技术的发展,当前无损检测技术已经发展为多种技术方法,其中包括超声检测、射线检测、磁粉检测、渗透检测、红外检测以及激光检测等。并且随着社会发展对检测工艺的要求不断增加,无损检测技术的应用更加广泛。尤其是在高新技术设备研究中,由于现代设备更注重微型化发展,设备不方便拆卸所以选择无损检测技术更加方便,也更加高效。传统的检测方法需要对检测设备或者检测部件进行拆卸分解,所以不适应现代社会的发展。而在未来检测技术中无损检测技术应用也将越来越广泛。
1.2 无损检测技术的主要特点
无损检测技术是一种新型的检测技术,主要应用了光学、声学、磁学等特性进行物体性质检测,其主要特点包括以下几方面内容:
首先,无损检测技术具有非破坏性特点。非破坏性特点也是无损检测技术的主要优势特点,在无损检测技术实施是无需对检测物体进行破坏,保证了物体的完整性。
其次,无损检测技术具有全面性的特点,其全面性特点主要体现在两个方面。一方面,传统检测技术中包括物体物理性质检测和物体化学性质检测两种,一般情况下两方面性能检测都要进行破坏性试验,如物体易碎程度检测就要进行物体破坏。所以,在传统的检测技术中不同的物体性质检测要使用到不同的物体检定检测方法。而使用无损检定检测技术就可以针对不同检测情况进行高效的检测。另外一方面,现代无损检测技术种类越来越多,也在一定程度上提升了无损检测技术的全面性。
第三,无损检测技术具有便捷性的特点,无损检测技术应用中只需要使用无损检测设备即可,不需要使用大量的试剂溶液、也无需做过多的检测处理,很大程度上提高了检测的精度。
第四,无损检测技术具有可靠性高的特点。与其他传统检测技术相比,无损检测技术的影响因素相对比较小,所以自身的检测精度比较高、稳定性也比较高[2]。
2 焊接工艺中裂纹现象的产生原因
在焊接工艺实施中裂纹现象比较常见,也直接影响到了焊接工艺质量。所以,在实际的焊接工艺实施中对于裂纹现象的检测和处理十分关键。当前,焊接工艺出现裂纹现象包括以下几种情况:①焊接工艺实施中很有可能产生焊接热裂纹现象。焊接热裂纹出现是由于焊接工艺实施后,焊接缝结晶现象引起。在实际的焊接工艺实施中,焊接材质S、P 含量超标,就会导致实际的焊接结晶中出现裂纹问题。②在焊接工艺具体实施中也会出现冷裂纹现象。与热裂纹现象相比,焊接冷裂纹问题的产生速度要更慢,在焊接工艺实施后一段时间内才会出现冷裂纹,所以焊接工艺中冷裂缝现象也被称作为焊接延迟裂纹。在焊接工艺具体实施中,氢含量越大就会导致焊接冷裂纹出现越严重。焊接工艺实施中要溶解掉大量的含氢元素,如果焊接接头位置的含氢量过大就会导致含氢气体滞留在焊接接头位置,而氢气体的增加就会增加焊接接头位置的气体应力,从而造成了焊接接头位置的裂纹现象。另外,焊接工艺实施中焊接接头位置出现的不均匀受热现象也会导致焊接裂纹出现。③在焊接工艺实施中,焊接人员的技术操作方法失误、焊接不到位问题都会造成焊接裂纹现象。
在焊接工艺中,焊接裂纹不仅影响到单个焊接产品的质量,更是直接影响到焊接工艺产品的实际应用,甚至是直接导致应用工程或者工业生产陷入危机的重要原因,所以在当前焊接工艺实施中对于焊接裂纹问题的检测和解决非常关键,直接决定了焊接工艺的有效实施。
3 无损检测技术在焊接裂纹检测中的具体应用
3.1 磁粉检测技术在焊接裂纹中具体应用
3.1.1 磁粉无损检测技术
磁粉无损检测技术是一种常见的无损检测技术,其主要检测原理是应用了物体的磁特性。在物体检测中,如果物体存在缺陷裂纹问题,其缺陷裂纹位置的磁特性就会与材料基体的磁特性有所区别,物体本身的磁力线也会发生变化,产生弯曲的磁力线也很有可能超过物体表面,在检测中将其称之为“漏磁场”。而在物体产生漏磁场后,也会对物体的磁性颗粒进行吸附,从而在物体缺陷处形成更大的一种磁痕,更根据磁痕也能够更加精准的辨别出物体的状态以及缺陷位置。
3.1.2 磁粉检测技术的应用
利用磁粉检测技术的磁特性检测方法,能够高效的检测出物体表面的裂纹以及缺陷问题。在实际焊接裂纹检测中,使用到磁粉检测技术非常方便,能够有效的检测出焊接钢管或者钢板裂纹问题,尤其是在层层钢板焊接中,采用磁粉检测技术应该保证每焊接一次就做好一次焊接磁粉检测,保证焊接工艺良好实施。另外,在磁粉焊接工艺检测技术实施中控制要点主要包括以下几方面内容:①焊接裂纹磁粉检测前要做好检测位置的清洁,防止表面脏污对磁粉检测精度造成影响。②由于磁特性会对铁性物质造成一定的影响,所以在进行磁粉检测之后也要进行清洗。磁粉无损检测技术使用非常方便,但是不适用于非铁磁性的检测,从而影响了磁粉无损检测的应用范围[3]。
3.2 渗透检测技术在焊接裂纹中具体应用
3.2.1 渗透检测技术
渗透液无损检测技术也是一项应用相对直接的检测技术,在实际的物体检测工作中,使用渗透液浸入到物体缺陷位置,渗透液会与缺陷位置形成吸附现象,而剩余的渗透液也能够从被测物体的另一端留出。在使用渗透液无损检测技术中,渗透液检测比较方便且直观,因为被检测物体大多为固体,而检测也为液体,所以对于检测者可以通过渗透液直接观察观测物体缺陷情况。
3.2.2 渗透检测技术的应用
渗透液无损检测技术应用于焊接裂纹检测中应该注意以下几方面内容:①渗透液无损检定检测技术实施前也要做好清理工作,因为渗透液要渗透于焊接裂纹表面,如果表面脏污或者有水分残留就会导致渗透检测技术实施不合理。从而影响到渗透检测技术实施效果[1]。②渗透检测焊接裂纹时可以选择使用刷涂法或喷罐法,而在焊接裂纹比较小的情况下,通常选择使用刷土法进行检测。③在渗透液检测技术使用中,渗透时间非常关键,其中包括渗透时间以及显像时间。一方面,渗透液时间控制要根据温度变化而变化,温度下降要适当的增加渗透时间,以防止温度时间控制不合理影响无损检定精度。JB4730 标准温度条件下要求焊纹检测的渗透液渗透时间控制在10min 以上,而温度上升3℃~15℃后,渗透时间应该增加2min ~3min 左右。另外一方面,JB4730 标准下,焊纹显像的时间应该控制在7min 之上,才能够保证渗透检测精准。
3.3 涡流检测技术在焊接裂纹中具体应用
3.3.1 涡流检测技术
涡流检测技术也是一种常见的焊接裂纹检测技术之一。在物体中电磁感应会生出密闭环状电流,密闭环状电流也被称作为涡流,而物体如果出现缺陷物质,其涡流也会发生变化,而由涡流产生的激励磁场也会指示物体缺陷。当前,在焊接裂纹工艺检测中,涡流工艺实施非常关键,也是检测精度相对比较高焊接工艺检测技术。
3.3.2 涡流检测技术的应用
在实际的焊纹检测中,应用的涡流检测技术主要是常规绝对式涡流探头,而探头的信号接收和发送质量是影响焊纹检测精准度的重要因素之一,而涡流检测技术不仅可以针对焊纹位置情况和是否存在进行检测更是可以直接检测焊纹的大小和深度。但是,传统的绝对使探头受到焊件表面光滑度的影响,信号质量大大下降。另外,如果焊纹处出现锈蚀状况也会影响到检测的精度。所以,在当前涡流焊纹无损检测技术中,通常采用特殊的点式探头,可以在很大程度上提高检测精度。
3.4 射线检测技术在焊接裂纹中具体应用
3.4.1 射线检测技术
射线技术也是现代先进的技术之一,其在检测领域当中的应用也非常重要。当前,射线检测技术中主要应用有X 射线、γ射线和中子射线。在实际的物体检测中,不同的物体作为传播介质被射线穿过时,对于射线的减弱程度不尽相同,并且同一物体中缺陷位置与本体之间存在不同的介质特性,从而对射线的减弱程度也不相同,所以利用之一原理特点可以有效的判断被测物体表面的缺陷问题[2]。利用射线检测技术也是非常方便的一种焊缝检测技术,一般在造船、电子、航空航天等设备工件焊接中经常使用到射线检测技术进行良好的焊接裂纹检测。
3.4.2 射线检测技术的应用
在射线检测技术应用于焊接裂纹检测工作中,检测人员应该注意射线对于被测焊接物体的射入角度控制,射入角度控制是影响到射线检测技术应用的重要因素之一。根据射线检测技术应用总结发现,在射线检测技术应用中,最好的裂纹检测是要保证X 射线与裂纹方向平行。如果在射线检测技术应用中X 射线与裂纹方向发生交叉就会导致检测失准,并对射线检测图造成影响,X 射线与裂纹方向发生交叉后射线检测图会发生水平变宽,也会出现清晰度降低的问题,从而影响到检测的精度。而如果,X 射线与裂纹方向呈现垂直发展,就会导致实际的检测失准,裂纹缺陷也很难检测。另外,利用射线检测技术一定要做好安全防护,因为射线是对人体有害的物质。
3.5 超声波检测技术在焊接裂纹中具体应用
3.5.1 超声波检测技术
超声波检测技术是利用超声波在不同的介质中有不同的反射和折射衰减的原理。所以,在实际的缺陷裂纹检测中,超声波检测中由超声波检测探头发送超声波检测信号,并由接头探头接收超声波反射波,通过对超声波的良好分析,分析被检测物体的焊接裂纹。当前,超声波检测技术主要应用于金属材料的焊接裂纹检测,其检测精度也非常高。
3.5.2 超声波检测技术的具体应用
利用超声波检测方的检测精度要介于渗透检测和射线检测技术之间。在实际的焊接裂纹检测中,也要针对超声波裂纹有无和裂纹深度进行检测,其中通过反射声波显示就能够良好的判断焊接工艺是否存在裂缝问题[3]。而采用超声衍射时差法也能够精准的测量被测物体的焊接焊纹深度。通过焊纹深度的有效检测,可以对焊纹采取合理的控制控制方法,提高焊纹处理的效果。另外,与射线无损检测技术相比,超声波检测技术物明显的危害,所以在使用超声波无损检测技术中可以更加放心。
4 结语
本文笔者主要介绍了超声波检测技术、射线检测技术、渗透检测技术、磁性粉检测技术以及涡流检测技术五种无损检定检测技术在焊接裂纹中的具体应用,希望能够对焊接裂纹的有效检测提供一定的帮助。