试论金属材料焊接中超声无损检测技术的应用

高文文 赵瑞

摘要：改革开放以来，我国的政治、经济、文化、科技事业都呈现出了高质量、高速度发展的良好态势，尤其是我国的轻重工业，也都取得了长足的进步。在这种形势下，相关的技术人员更要保持初心，砥砺前行，不断对工业技术进行精研，努力取得更高水准的创新成果，满足工业发展的需要。本文将研究重点放在了金属材料的焊接工作之中，分析了在该过程中常使用的超声无损检测技术，希望能够给研究此类问题的专业人士带来一些启发。

关键词：金属材料焊接;超声无损检测;超声波性质

引言：

金属材料因其优良的综合性能一直以来在我国的应用非常广泛，在机械制造和基础设施建设行业都能频繁看到它们的身影。焊接工作需要一个高温环境，在这种环境下金属元件就有可能出现一些物理或化学变化，自身性能也就有可能損害，这就给后期的工作埋下了安全隐患。而灵敏度、精确性极高的超声无损检测技术正是为排查和解决这一隐患而设计。

1.超声无损检测技术的基本原理

超声无损检测技术中的“无损”二字意味着在检测工作进行时，该技术不会对被检对象造成任何伤害，不会影响被检对象的使用性能。利用这种技术对焊接过后的金属材料进行检测，相当于对其进行一次“透视”，这就能够检测出金属材料身上肉眼无法看到的“内伤”。超声波和受检对象之间能够产生某种相互作用，接收到超声波信号，受检对象便会形成反射波、透射波和散射波等，再利用计算机技术对这些波的状态进行研究，就能够知道金属材料是否在焊接过程中受到了损伤。

2.超声无损检测技术的应用

金属材料内部一旦出现结构异常的不良状况，那么这部分结构就能够引起热、声、光、电、磁等反应的变化，基于这些变化，研究人员也不断钻研出了多种高效的检测方法。由于检测技术应用的广泛性，现在已经形成了专门的独立的无损检测行业，无损检测技术的市场规模也越来越大。据国外有关研究显示：预计到2024年无损检测技术的市场价值将达到惊人的230亿美元，而超声无损检测技术正是拉动无损检测市场份额不断增长的主力军。

3.超声无损检测技术的优缺点

超声无损检测技术的优点主要有：第一，适用范围非常广泛，不仅能够用于探测金属材料和金属构件，还可以用于检测复合材料。第二，能够精准定位缺陷位置，检测缺陷的一次成功率极高。第三，灵敏度好，即使是试件内部极为微小的缺陷，也能够排查出来，不会出现遗漏。第四，超声波检测技术的检测成本较低，而且速度极快，检测设备也比较轻便，易于移动，这种技术还对环境非常友好，不会污染环境。特别需要指出的是，超声检测技术和X光和CT等技术不同，它对人体没有任何辐射，所以只要在正常的情况下使用，就不会对人体造成任何伤害。但是，超声波检测技术无法进行定性和定量分析，只能反应表面现象，需要相关人士利用其他设备做进一步研究和总结。面对一些形状复杂、外观不规则的试件，超声波检测技术往往会表现得“力不从心”。

4.超声无损检测技术在金属材料焊接处理中的应用

4.1.具体的应用方法

在接到探伤任务后，要对金属材料的焊接设计图纸进行研究，严格遵循设计图纸上的有关技术规定。特别需要强调的地方是：超声波的探伤比例应该考虑到焊缝的长度，另外还应该确定好探伤时机，比如针对碳素结构钢材料，我们应该在焊缝冷却到周围环境的温度之后才能进行探伤检验工作，否则就有可能得到不精确的数据，造成判断失误。在焊接操作过程中，我们还应该综合采用粗探伤和精探伤两种探伤方式，这样才能更全面到位的了解材料内部情况，知道缺陷的有无和分布状态。

4.2.应用过程中经常发现的内部缺陷

气孔、夹渣和未焊透是导致金属材料焊接质量不理想的三大主犯，如果气孔单个出现，那么它所形成的回波一般高度较低，波形比较稳定，呈现单缝状态。如果气孔成团出现，那么他们就会产生一连串的反射波，如果我们将探头定点转动，还可以看到这样的图像：不同气孔的波高此起彼伏，上下跌宕。一般情况下，如果使用了不合格的焊接材料，比如变质开裂的焊条、生锈的焊丝，就有可能出现气孔，要想防止气孔出现，就应该拒绝使用劣质的焊接材料。夹渣，条状夹渣的回波信号与锯齿的形状相近，其反射波的波形又比较像树枝。如果在焊接过程中使用的电流过小，焊接的速度过快，就有可能导致夹渣的出现。因此，我们要正确选用焊接电流，还要把握好焊接的速度。未焊透处的波形相对稳定，其反射波的波幅也很大。这种缺陷不仅会对焊接接头的机械性能产生不利影响，而且会导致裂纹的出现，危险程度较高。这类问题多由于坡口钝边的间隙不足、焊接电流或坡口角度不合适而导致。相应的我们便应该合理考量坡口的样式，并选择使用恰当的焊接工艺。

4.3.应用过程中的其他注意事项

工作开始前，首先要对探测物表面进行休整工作，让探测面尽量做到光洁平整，尤其应该清除焊接工作表面的各种异物。在选择耦合剂时，要综合考量试剂的多种性能，比如耦合剂的粘度、流动性、附着力，而且耦合剂还不能对工作表面产生腐蚀，耦合剂还应该兼具较高的性价比，这样就便于控制成本。

结束语

人类对超声波的研究在不断深入，在使用超声波时，人类已经能够做到驾轻就熟。将超声波应用于金属材料的焊接过程中，不仅能够提高焊接工作的质量和精度，更重要的是能够保障金属材料应用和生产的安全性。虽然我国的超声波技术在理论和实践上都达到了一定的高度，但与发达国家相比，我国的超声无损检测技术还存在着很明显的不足，这还是需要技术人员拿出应有的态度和作为，永不停下奋力进取的脚步。

参考文献

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