淺談機(jī)械工程中的焊接無損檢測(cè)技術(shù)

摘要：根據(jù)機(jī)械工程焊接操作中的常見缺陷，分析了多種焊接無損檢測(cè)技術(shù)在機(jī)械工程焊接作業(yè)中的應(yīng)用情況，并對(duì)無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用效果進(jìn)行了對(duì)比分析，為機(jī)械工程焊接操作的無損檢測(cè)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)械工程;焊接;無損檢測(cè)技術(shù);常見缺陷

0 引言

在機(jī)械工程中，需要通過加熱、加壓等焊接操作對(duì)機(jī)械設(shè)備的相應(yīng)部位進(jìn)行處理，使工件有效接合。雖然當(dāng)前的焊接工藝技術(shù)已經(jīng)十分成熟，但是機(jī)械設(shè)備自身可能存在內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷，在焊接操作中由于人員操作不當(dāng)也會(huì)產(chǎn)生質(zhì)量缺陷，這些都必須借助焊接無損檢測(cè)技術(shù)對(duì)缺陷進(jìn)行處理，以提高焊接質(zhì)量。

1 機(jī)械工程焊接操作中的常見缺陷

根據(jù)機(jī)械設(shè)備部件缺陷的大小和位置不同，可以分為宏觀缺陷、微觀缺陷以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷。

宏觀缺陷是指機(jī)械部件表面肉眼可見的明顯缺陷，無需借助專業(yè)的儀器設(shè)備就能發(fā)現(xiàn)問題，比如焊接穿孔、焊瘤、咬邊問題等。焊接穿孔是由焊接人員操作不當(dāng)引起的，如焊接工藝參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，導(dǎo)致焊接深度和力度過大，在焊接部位直接穿孔;焊瘤是由于焊接母材加熱不足，導(dǎo)致熔液流出，冷卻形成球狀固體，這大多是由于焊接人員操作不當(dāng)引起，也可能是設(shè)備部件接觸不良所導(dǎo)致;咬邊問題是由焊接操作不當(dāng)導(dǎo)致焊道與母材交接處形成不規(guī)則凹坑，不僅影響焊接結(jié)構(gòu)的美觀性，還會(huì)大大降低焊接強(qiáng)度。

微觀缺陷是指需要借助專業(yè)儀器設(shè)備才能檢測(cè)出的問題，由于焊接過程操作不當(dāng)導(dǎo)致焊接結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。如果焊接過程中過熱、過燒，會(huì)導(dǎo)致焊接熔液粒子過大，或焊接處與空氣發(fā)生氧化反應(yīng)，出現(xiàn)未焊透、未熔合、夾渣、裂紋等問題。如果焊接過程中沒有充分熔化焊接材料且分布不均勻，可能出現(xiàn)小氣泡等。未焊透是焊接接頭根部沒有完全熔透，引發(fā)的原因在于坡口鈍邊間隙太小，焊接電流過小，或運(yùn)條速度過快等。夾渣是在焊接過程中產(chǎn)生的殘留雜質(zhì)，主要是由于焊接電流過小、焊接速度過快、焊接材料成分不當(dāng)、焊縫清理不干凈等原因造成。

除了焊接操作不當(dāng)引起的缺陷外，機(jī)械設(shè)備本身的內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷也不容忽視。由于機(jī)械設(shè)備部件內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在缺陷，可能在焊接操作中誘發(fā)很多問題，如造成穿孔、焊瘤、夾渣、裂紋等缺陷。機(jī)械部件內(nèi)部的缺陷無法通過人工目測(cè)獲取，需要借助無損檢測(cè)技術(shù)在焊接操作前進(jìn)行檢測(cè)分析，了解待焊接部件的內(nèi)部情況，便于焊接工藝參數(shù)的調(diào)整和優(yōu)化，以保障焊接質(zhì)量。

2 機(jī)械工程焊接無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

無損檢測(cè)技術(shù)的種類繁多，目前在機(jī)械工程焊接作業(yè)中經(jīng)常運(yùn)用的有射線檢測(cè)技術(shù)、超聲波檢測(cè)技術(shù)、全息檢測(cè)技術(shù)、金屬磁記憶檢測(cè)技術(shù)等。

2.1? ? 射線檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

在機(jī)械工程焊接作業(yè)中，機(jī)械設(shè)備焊接結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，需要對(duì)內(nèi)部情況進(jìn)行全方位的檢測(cè)。射線檢測(cè)技術(shù)的原理是利用激光等射線的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)附狱c(diǎn)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行直觀成像，從而對(duì)焊接情況進(jìn)行系統(tǒng)化分析計(jì)算。借助射線檢測(cè)技術(shù)，可以了解焊接點(diǎn)的整體質(zhì)量情況，確定焊接點(diǎn)位置、形狀等，保障焊接質(zhì)量滿足作業(yè)要求。

2.2? ? 超聲波檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

超聲波檢測(cè)技術(shù)是一種常見的無損檢測(cè)技術(shù)，利用檢測(cè)設(shè)備探頭的高速震動(dòng)可以產(chǎn)生高達(dá)18 000 Hz以上的超聲波，通過超聲波的投送和回收對(duì)焊接結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)化分析，可以準(zhǔn)確探測(cè)出焊接點(diǎn)內(nèi)部存在的缺陷。超聲波具有直線傳播和回彈的特性，利用超聲波在設(shè)備內(nèi)部的傳播和回彈，可以對(duì)焊接結(jié)構(gòu)進(jìn)行全方位檢測(cè)，準(zhǔn)確掌握焊接質(zhì)量情況。

超聲波檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用包括直接接觸法、液體浸潤(rùn)法和電磁法等。直接接觸法是將超聲波探頭與焊接表面直接接觸，通過分析反饋波形的不同來檢測(cè)焊接質(zhì)量。使用直接接觸法需要注意排凈接觸層上的空氣，確保焊接表面足夠平滑，可以使用耦合劑來確保超聲波在金屬中能更好地傳遞。液體浸潤(rùn)法是在焊接件表面添加一定厚度的耦合液面，在耦合液保護(hù)下避免聲能的浪費(fèi)，可以提高超聲波發(fā)射和接收過程中的穩(wěn)定性，提高檢測(cè)效率。電磁法是在超聲波干擾因素過多的環(huán)境下，利用超聲傳感器的電磁耦合原理，激勵(lì)和接受超聲波，和傳統(tǒng)的超聲波檢測(cè)方法相比，其探頭掃描能力更強(qiáng)，采用非接觸式檢測(cè)方式，適用于高溫或低溫等傳統(tǒng)檢測(cè)方法難以發(fā)揮的特殊環(huán)境，降低測(cè)量誤差。

2.3? ? 全息檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

隨著全息技術(shù)的不斷發(fā)展，其在機(jī)械工程焊接結(jié)構(gòu)無損檢測(cè)中的應(yīng)用也越來越廣泛。全息檢測(cè)技術(shù)是利用全息成像技術(shù)，準(zhǔn)確了解機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)中的缺陷。全息檢測(cè)可以使用激光、回聲等方式對(duì)機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)內(nèi)部進(jìn)行全息成像，以三維立體場(chǎng)景形式直觀呈現(xiàn)，可以有效提高檢測(cè)的質(zhì)量和效率，確保無損檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

2.4? ? 金屬磁記憶檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

鐵磁性金屬零件受到載荷和地磁場(chǎng)的共同作用，具有磁致伸縮性質(zhì)，不僅會(huì)保留金屬在載荷下的不可逆變化形態(tài)，還能據(jù)此計(jì)算所受應(yīng)力。和傳統(tǒng)檢測(cè)方法相比，金屬磁記憶檢測(cè)技術(shù)可以檢測(cè)鐵磁性金屬構(gòu)件內(nèi)部的應(yīng)力集中區(qū)，診斷微觀缺陷，是一種新型的無損檢測(cè)手段。因此，在機(jī)械工程焊接作業(yè)中應(yīng)用金屬磁記憶檢測(cè)技術(shù)，能夠?qū)C(jī)械設(shè)備焊接結(jié)構(gòu)的磁場(chǎng)變形情況進(jìn)行檢測(cè)和分析，有效診斷機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)內(nèi)部的異常問題。

3 無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用效果分析

在機(jī)械工程焊接作業(yè)中，可以采用多種不同的無損檢測(cè)技術(shù)手段，不同的檢測(cè)技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，可適用于不同的情況和范圍。以最為常見的射線檢測(cè)、超聲波檢測(cè)、熒光檢測(cè)、著色檢測(cè)等技術(shù)為例，每種技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)各有不同，存在較大差異，如表1所示。在具體實(shí)踐中，相關(guān)人員應(yīng)結(jié)合實(shí)際工作需要，選擇最適合的無損檢測(cè)技術(shù)，以達(dá)到最佳的檢測(cè)效果。

其中，全息檢測(cè)技術(shù)和磁金屬記憶檢測(cè)技術(shù)雖然擁有廣闊的應(yīng)用前景，但目前發(fā)展還不夠完善，應(yīng)用步驟復(fù)雜，應(yīng)用成本很大。未來需要對(duì)這些技術(shù)進(jìn)一步研發(fā)，以克服技術(shù)普及推廣過程中的應(yīng)用難題。

4 結(jié)語

綜上所述，機(jī)械工程中的焊接作業(yè)質(zhì)量需要借助無損檢測(cè)技術(shù)確保其焊接質(zhì)量達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。通過合理運(yùn)用各種無損檢測(cè)技術(shù)，可以解決機(jī)械工程焊接作業(yè)中的諸多難題，提高焊接作業(yè)質(zhì)量，保障機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。在無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用過程中，需要結(jié)合實(shí)際工作需要，準(zhǔn)確把握不同檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，綜合考量適用范圍、精確度、經(jīng)濟(jì)性、便捷性等方面因素，合理選擇，科學(xué)運(yùn)用，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理焊接缺陷，提升焊接質(zhì)量。

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收稿日期：2020-04-02

作者簡(jiǎn)介：魯宏進(jìn)（1998—），男，江蘇南通人，工程師，研究方向：焊接無損檢測(cè)。