金属材料焊接中超声无损检测技术的应用

齐春雨

摘 要：金属材料在加工生产的过程中，经常需要将两块金属材料焊接到一起，形成一个完整的器件。金属材料的焊接是一个十分复杂的工作过程，容易受到各种外界因素和人工操作因素的影响，对金属材料的焊接质量造成影响，而且有些质量问题是用肉眼无法发现的，却又对金属材料的使用性能造成很大的影响。目前，超声无损检测技术的应用，可以对金属材料焊接中所产生的质量问题进行全面且细致的检测，以此保证金属材料的焊接质量，而且相较于胶片法射线检测，超声检测基本没有耗材，应用成本很低。

关键词：金属材料;无损检测;技术应用

一、金属材料无损检测技术的相关概述

无损检测过去被称为无损探伤，是在不损害或不影响被检测对象使用性能的前提下，采用射线、超声、红外、电磁、声发射等原理技术并结合仪器对材料、零件、设备进行缺陷检测的技术。

1、无损检测的目的。无损检测目的有两种：一是定量掌握强度和缺陷之间的关系，从而对构件的允许负荷、剩余寿命或寿命进行评价;二是检测在使用或制造过程中，构件设备产生的缺陷及结构不完整性情况，以指导制造工艺的改进，达到提高产品质量的目的，并及时发现故障，以保证设备能够高效可靠、安全地运行。

2、无损检测的特点。不破坏被检对象;可实现100%的检验;发现缺陷并做出评价，从而评定被检对象的质量;可对缺陷形成原因及发展规律做出判断，以促进有关部门改进生产工艺和产品质量;对关键部位在运行中作定期检测，甚至长期监控以保证运行安全，防止事故发生。

二、超声无损检测技术在金属焊接中的应用优势

超声检测就是利用声、光、磁和电等特性，在不损害或不影响被检对象使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷的大小、位置、性质和数量等信息，进而判定被检对象所处技术状态（如合格与否、使用寿命等）的所有技术手段。通过利用材料内部缺陷或异常对声波反应变化的影响，来检测各种零部件、工程材料、结构件等的内部缺陷，并且对缺陷的性质、形状、数量、尺寸、位置、分布加以评价和判断。逐渐发展成为一种综合性应用学科。无损检测是工业发展必不可少的有效工具，在一定程度上反映了一个国家的工业发展水平，其重要性已得到公认。超声无损检测技术在金属焊接中的应用优势主要有以下几个方面：

1、无损。超声无损检测技术的应用是利用超声波的传播特性来完成被检测对象的检测工作，对超声波在进入被检测对象以后发生的传播方向改变进行分析，以此确定被检测对象的质量缺陷。超声无损检测技术的应用不会对被检测试件造成任何的损伤。

2、准确性高。超声无损检测技术在检测金属焊接质量的过程中，可以达到100%的检测精确度，具有很高的检测价值，是目前使用最为广泛的金属焊接检测技术。另外，超声无损检测技术具有很强的穿透力，可以对体积比较大、厚度比较厚的金属焊接试件进行检测，而且可以对被检测试件的质量缺陷进行准确的定位。

3、操作简单。超声无损检测的设备十分轻便，可以随用随取，并且检测操作简单、检测速度快，检测过程中不会对周围的生产环境造成任何影响。同时，超声无损检测的成本很低，具有很好经济性。

三、超声无损检测技术在金属材料焊接中的应用

1、脉冲反射法超声。在超声波探伤仪探伤进程中，脉冲反射式超声波探伤仪应用最为普遍。它平常在匀称的质猜中，缺陷的存在将造成质料的不连续，这种不连续每每又造成声阻抗的不划一。对于脉冲反射式超声波探伤仪，我们要有怎样的认识呢。由反射定理我们知道，超声波在两种差异声阻抗的介质的接壤面上将会产生反射，反射返来转头的能量的大小与接壤面两边介质声阻抗的差异和接壤面的取向、大小有关。脉冲反射式超声波探伤仪便是根据这个原理计划的。 2、衍射时差法超声。是一种依靠从待检试件内部结构（主要是指缺陷）的“端角”和“端点”处得到的衍射能量来检测缺陷的方法，用于缺陷的检测、定量和定位。衍射现象是TOFD技术采用的基本物理原理。衍射现象的解释：波遇到障碍物或小孔后通过散射继续传播的现象，根据惠更斯原理，媒质上波阵面上的各点，都可以看成是发射子波的波源，其后任意时刻这些子波的包迹，就是该时刻新的波阵面。这种检测方法主要有以下几个优点：一次扫查几乎能够覆盖整个焊缝区域（除上下表面盲区），可以实现非常高的检测速度;可靠性要好，对于焊缝中部缺陷检出率很高;能够发现各种类型的缺陷，对缺陷的走向不敏感;可以识别向表面延伸的缺陷;采用D-扫描成像，缺陷判读更加直观;对缺陷垂直方向的定量和定位非常准确，精度误差小于1mm;和脉冲反射法相结合时检测效果更好，覆盖率100%。

3、相控阵超声。这种技术的核心工作点在于，利用双晶方式设计的直探头发射超声波的晶片，这种晶片往往是用陶瓷做的，这样可以抵抗住超声波的冲击力。这个晶片运作是有一定的条件，如果研发者们为其设置的条件没有达到它所需要的标准。那么它在这项技术中就无法发挥应有的作用，无法来调节超声波的发射方向，发射力度以及发射广度。而一旦无法控制这些因素，超声波会失去控制，严重时会伤及研究者的生命。并且这种晶片主要适用于超声波发射头处，这样对超声波的控制调节才能达到最好。由这种晶片制作的超声波发射头还可以阻挡超声波的外泄，使超声波最大程度的投射到需要检查的物品上，这样既能达到高效率的目标，节约能源，又能完成高成果的目标，准确地检测到物品内需要维修的地方，并且将结果以图片的形式呈现出来。

三、超声无损检测技术应用的注意事项

1、明确检测要点。在使用超声无损检测技术对金属材料焊接质量进行检测之前，操作人员明确检测的要点，以便选择更为合理的检测方法。检测操作人员要对金属材料焊接的技术标准有一个全面的了解，然后通过与检测结果的对比去评价金属材料的焊接质量。例如，有一些金属材料在焊接过程中产生的高温条件下会出现焊瘤，对金属材料焊接表面造成影响，影响金属外观。所以，检测人员在检测金属构件的时候，要排除焊瘤这类外观缺陷对超声波幅显示的影像，切实发现金属材料焊接过程中焊缝内部出现的焊接质量问题。

2、选择合适的检测时间。超声无损检测技术的应用虽然可以为金属材料的焊接质量提供基本的检测保障，但是，超声无损检测技术的应用也不是全程参与的，否则也会增加检测的成本和不必要的能源消耗。为此，检测工作人员需要选择合适的检测时间，既要保证不会出现漏检、错检的问题，又要保证检测的有效性和合理性。检测工作人员需要对金属材料的焊接进度和容易出现焊接质量问题的节点有一个全面的了解，在重点的焊接节点上进行金属材料焊接质量的检测，以此提高检出率，保证检测工作的有效落实。

3、加强工作人员之间的沟通。检测人员需要加强与金属焊接人员的沟通，对金属焊接的目标与操作流程等具体工作内容进行明确，培养与焊接工作人员之间的默契，以此提高检测工作效率，更好的完成检测工作。同时要在检测的过程中，积极听取焊接人员的建议，对可能出现焊接质量问题的方面进行更为细致的检测，并且学会灵活使用不同的检测方法，防止漏检现象的发生，提高检测工作的整体水平。

结束语

综上所述，超声无损检测技术在金属材料焊接中的应用，可以准确并且及时的发现焊接过程中发生的质量缺陷问题，保证金属材料焊接的质量。具体的应用过程中要充分认识到技术的优势特点以及局限性，科学、灵活的选择检测方法，以此保证检测的效率以及准确性，为金属材料焊接提供基本的检测保障。

参考文献

[1]何利.金属材料焊接中超声无损检测技术的应用[J].中国标准化，2019（28）：397-398.

[2]王旭陽.金属材料超声无损检测技术应用研究[J].南方农机，2019（14）：213.

[3]刘超华.试论金属材料焊接中超声无损检测技术的应用[J].中国建材科技，2019（22）：91-92.