高文文 趙瑞

摘要：改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的政治、經(jīng)濟(jì)、文化、科技事業(yè)都呈現(xiàn)出了高質(zhì)量、高速度發(fā)展的良好態(tài)勢(shì)，尤其是我國(guó)的輕重工業(yè)，也都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。在這種形勢(shì)下，相關(guān)的技術(shù)人員更要保持初心，砥礪前行，不斷對(duì)工業(yè)技術(shù)進(jìn)行精研，努力取得更高水準(zhǔn)的創(chuàng)新成果，滿足工業(yè)發(fā)展的需要。本文將研究重點(diǎn)放在了金屬材料的焊接工作之中，分析了在該過(guò)程中常使用的超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，希望能夠給研究此類問(wèn)題的專業(yè)人士帶來(lái)一些啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：金屬材料焊接;超聲無(wú)損檢測(cè);超聲波性質(zhì)

引言：

金屬材料因其優(yōu)良的綜合性能一直以來(lái)在我國(guó)的應(yīng)用非常廣泛，在機(jī)械制造和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)行業(yè)都能頻繁看到它們的身影。焊接工作需要一個(gè)高溫環(huán)境，在這種環(huán)境下金屬元件就有可能出現(xiàn)一些物理或化學(xué)變化，自身性能也就有可能損害，這就給后期的工作埋下了安全隱患。而靈敏度、精確性極高的超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)正是為排查和解決這一隱患而設(shè)計(jì)。

1.超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的基本原理

超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)中的“無(wú)損”二字意味著在檢測(cè)工作進(jìn)行時(shí)，該技術(shù)不會(huì)對(duì)被檢對(duì)象造成任何傷害，不會(huì)影響被檢對(duì)象的使用性能。利用這種技術(shù)對(duì)焊接過(guò)后的金屬材料進(jìn)行檢測(cè)，相當(dāng)于對(duì)其進(jìn)行一次“透視”，這就能夠檢測(cè)出金屬材料身上肉眼無(wú)法看到的“內(nèi)傷”。超聲波和受檢對(duì)象之間能夠產(chǎn)生某種相互作用，接收到超聲波信號(hào)，受檢對(duì)象便會(huì)形成反射波、透射波和散射波等，再利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)這些波的狀態(tài)進(jìn)行研究，就能夠知道金屬材料是否在焊接過(guò)程中受到了損傷。

2.超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

金屬材料內(nèi)部一旦出現(xiàn)結(jié)構(gòu)異常的不良狀況，那么這部分結(jié)構(gòu)就能夠引起熱、聲、光、電、磁等反應(yīng)的變化，基于這些變化，研究人員也不斷鉆研出了多種高效的檢測(cè)方法。由于檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用的廣泛性，現(xiàn)在已經(jīng)形成了專門的獨(dú)立的無(wú)損檢測(cè)行業(yè)，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的市場(chǎng)規(guī)模也越來(lái)越大。據(jù)國(guó)外有關(guān)研究顯示：預(yù)計(jì)到2024年無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的市場(chǎng)價(jià)值將達(dá)到驚人的230億美元，而超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)正是拉動(dòng)無(wú)損檢測(cè)市場(chǎng)份額不斷增長(zhǎng)的主力軍。

3.超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要有：第一，適用范圍非常廣泛，不僅能夠用于探測(cè)金屬材料和金屬構(gòu)件，還可以用于檢測(cè)復(fù)合材料。第二，能夠精準(zhǔn)定位缺陷位置，檢測(cè)缺陷的一次成功率極高。第三，靈敏度好，即使是試件內(nèi)部極為微小的缺陷，也能夠排查出來(lái)，不會(huì)出現(xiàn)遺漏。第四，超聲波檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)成本較低，而且速度極快，檢測(cè)設(shè)備也比較輕便，易于移動(dòng)，這種技術(shù)還對(duì)環(huán)境非常友好，不會(huì)污染環(huán)境。特別需要指出的是，超聲檢測(cè)技術(shù)和X光和CT等技術(shù)不同，它對(duì)人體沒(méi)有任何輻射，所以只要在正常的情況下使用，就不會(huì)對(duì)人體造成任何傷害。但是，超聲波檢測(cè)技術(shù)無(wú)法進(jìn)行定性和定量分析，只能反應(yīng)表面現(xiàn)象，需要相關(guān)人士利用其他設(shè)備做進(jìn)一步研究和總結(jié)。面對(duì)一些形狀復(fù)雜、外觀不規(guī)則的試件，超聲波檢測(cè)技術(shù)往往會(huì)表現(xiàn)得“力不從心”。

4.超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在金屬材料焊接處理中的應(yīng)用

4.1.具體的應(yīng)用方法

在接到探傷任務(wù)后，要對(duì)金屬材料的焊接設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行研究，嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)圖紙上的有關(guān)技術(shù)規(guī)定。特別需要強(qiáng)調(diào)的地方是：超聲波的探傷比例應(yīng)該考慮到焊縫的長(zhǎng)度，另外還應(yīng)該確定好探傷時(shí)機(jī)，比如針對(duì)碳素結(jié)構(gòu)鋼材料，我們應(yīng)該在焊縫冷卻到周圍環(huán)境的溫度之后才能進(jìn)行探傷檢驗(yàn)工作，否則就有可能得到不精確的數(shù)據(jù)，造成判斷失誤。在焊接操作過(guò)程中，我們還應(yīng)該綜合采用粗探傷和精探傷兩種探傷方式，這樣才能更全面到位的了解材料內(nèi)部情況，知道缺陷的有無(wú)和分布狀態(tài)。

4.2.應(yīng)用過(guò)程中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)的內(nèi)部缺陷

氣孔、夾渣和未焊透是導(dǎo)致金屬材料焊接質(zhì)量不理想的三大主犯，如果氣孔單個(gè)出現(xiàn)，那么它所形成的回波一般高度較低，波形比較穩(wěn)定，呈現(xiàn)單縫狀態(tài)。如果氣孔成團(tuán)出現(xiàn)，那么他們就會(huì)產(chǎn)生一連串的反射波，如果我們將探頭定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，還可以看到這樣的圖像：不同氣孔的波高此起彼伏，上下跌宕。一般情況下，如果使用了不合格的焊接材料，比如變質(zhì)開(kāi)裂的焊條、生銹的焊絲，就有可能出現(xiàn)氣孔，要想防止氣孔出現(xiàn)，就應(yīng)該拒絕使用劣質(zhì)的焊接材料。夾渣，條狀?yuàn)A渣的回波信號(hào)與鋸齒的形狀相近，其反射波的波形又比較像樹(shù)枝。如果在焊接過(guò)程中使用的電流過(guò)小，焊接的速度過(guò)快，就有可能導(dǎo)致夾渣的出現(xiàn)。因此，我們要正確選用焊接電流，還要把握好焊接的速度。未焊透處的波形相對(duì)穩(wěn)定，其反射波的波幅也很大。這種缺陷不僅會(huì)對(duì)焊接接頭的機(jī)械性能產(chǎn)生不利影響，而且會(huì)導(dǎo)致裂紋的出現(xiàn)，危險(xiǎn)程度較高。這類問(wèn)題多由于坡口鈍邊的間隙不足、焊接電流或坡口角度不合適而導(dǎo)致。相應(yīng)的我們便應(yīng)該合理考量坡口的樣式，并選擇使用恰當(dāng)?shù)暮附庸に嚒?/p>

4.3.應(yīng)用過(guò)程中的其他注意事項(xiàng)

工作開(kāi)始前，首先要對(duì)探測(cè)物表面進(jìn)行休整工作，讓探測(cè)面盡量做到光潔平整，尤其應(yīng)該清除焊接工作表面的各種異物。在選擇耦合劑時(shí)，要綜合考量試劑的多種性能，比如耦合劑的粘度、流動(dòng)性、附著力，而且耦合劑還不能對(duì)工作表面產(chǎn)生腐蝕，耦合劑還應(yīng)該兼具較高的性價(jià)比，這樣就便于控制成本。

結(jié)束語(yǔ)

人類對(duì)超聲波的研究在不斷深入，在使用超聲波時(shí)，人類已經(jīng)能夠做到駕輕就熟。將超聲波應(yīng)用于金屬材料的焊接過(guò)程中，不僅能夠提高焊接工作的質(zhì)量和精度，更重要的是能夠保障金屬材料應(yīng)用和生產(chǎn)的安全性。雖然我國(guó)的超聲波技術(shù)在理論和實(shí)踐上都達(dá)到了一定的高度，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)還存在著很明顯的不足，這還是需要技術(shù)人員拿出應(yīng)有的態(tài)度和作為，永不停下奮力進(jìn)取的腳步。

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