金屬材料焊接中超聲無損檢測技術(shù)的有效應(yīng)用探析

蘇曉勇

（英國伯明翰大學(xué)，英國 999020）

金屬材料焊接的過程中應(yīng)用超聲無損檢測技術(shù)應(yīng)重點選擇相應(yīng)的檢測條件，強化碳側(cè)面與探頭射入的控制，合理調(diào)整時間基線，做好曲線圖的繪制工作，按照金屬材料焊接的情況針對性的運用超聲無損檢測技術(shù)，提升整體檢測工作的水平。

1 超聲無損檢測技術(shù)分析

超聲無損檢測技術(shù)如圖1所示，主要是利用超聲波發(fā)射到物體表面和內(nèi)部，通過分析所返回的聲波，判斷是否存在物體的缺陷問題，對于超聲波物言屬于頻率很高的聲波，工作頻率是音頻已經(jīng)比人類聽力能夠識別的頻率高，同時具有數(shù)據(jù)信息傳遞的良好作用。超聲波具有容易獲取的特點，應(yīng)用過程中的成本很低，操作非常簡單，具有較高程度的安全性，屬于目前使用優(yōu)勢非常明顯的先進檢測技術(shù)，并且超聲波在使用期間很少會受到外界各類因素的影響，穩(wěn)定性非常高，適合應(yīng)用在對檢測工作準(zhǔn)確性提出嚴(yán)格的要求工作領(lǐng)域。近年來，在經(jīng)濟全球一體化發(fā)展的環(huán)境背景下，很多發(fā)達國家都已經(jīng)開始重點關(guān)注無損檢測技術(shù)，我國也在不斷探尋和研究無損檢測技術(shù)的應(yīng)用，通過超聲無損檢測技術(shù)達到不對物體進行損害的精確檢測目的。研究的過程中認(rèn)為超聲波傳播期間在各類材質(zhì)有著不同的傳播頻率，可以將材質(zhì)、產(chǎn)品的完整性情況檢測出來，在波形均勻、勻稱的情況下證明材質(zhì)、產(chǎn)品沒有缺陷問題，波形不勻稱的情況下按照聲波的頻率情況了解產(chǎn)品缺陷，具有快速檢測、準(zhǔn)確分析的優(yōu)勢作用。

圖1 技術(shù)應(yīng)用原理

2 金屬材料焊接中超聲無損檢測技術(shù)應(yīng)用的措施

要想在金屬材料焊接期間科學(xué)運用先進的超聲無損檢測技術(shù)就應(yīng)保證打造良好的基礎(chǔ)條件，只有確保基礎(chǔ)性條件，才能從根本層面增強相關(guān)的檢測工作質(zhì)量。主要的應(yīng)用措施為：

2.1 合理選擇檢測參數(shù)

一般狀況下焊接缺陷主要和超聲波的聲束夾角之間存在直接聯(lián)系，而由于缺陷發(fā)射波具有指向性的特征，所以，需要將頻率控制在3MHZ左右，如果金屬材料的厚度很高，應(yīng)結(jié)合超聲波衰減的特點選用頻率較低的材料。與此同時，應(yīng)重點控制探頭射入角，如圖2所示，應(yīng)確?？梢詫φ麄€焊接截面進行橫掃，保證聲束的中心線能夠和探測面之間維持在垂直狀態(tài)。

圖2 聲束中心線和探測面

2.2 做好探測面的修整工作

為增強檢測工作的有效性，應(yīng)該全面去除探測面中的油漬，鐵銹腐蝕物，氧化物等，用砂輪進行深坑的打磨處理，按照金屬材料的厚度情況與超聲波探頭的射入角情況等明確修整的寬度，通過修整方式做好檢測工作的基礎(chǔ)保障。在此之后還需重點關(guān)注探頭射入點的控制，為預(yù)防因為制造商的偏差問題或是磨損問題導(dǎo)致射入點的位置和標(biāo)記的位置之間有偏差，應(yīng)準(zhǔn)確測量射入點的情況，保證精確性的控制。同時還需按照檢測工作的需求，將斜探頭K數(shù)值和射入點精準(zhǔn)性的處理。

2.3 強化時間基線的處理

時間基線處理工作，主要就是開展零點校正操作與掃描速度調(diào)整操作，在橫波檢測期間結(jié)合定位需求扣除聲波在金屬焊接材料內(nèi)部的傳播速度數(shù)據(jù)值，將探頭的攝入點當(dāng)做是零點，扣除其中聲程以后進行零點的校正，同步性的執(zhí)行掃描速度調(diào)整工作。首先，聲程調(diào)整期間，應(yīng)保證時間基線和聲程之間有著正向的關(guān)聯(lián)，以入射點作主要的基準(zhǔn)點，按照反射槽的反射情況可能有多次回波，在測量的整體范圍之內(nèi)按照回波所對應(yīng)的刻度標(biāo)記，準(zhǔn)確完成聲程的測量任務(wù)。其次，執(zhí)行水平距離方面的調(diào)整工作，按照基線刻度的狀況和反射波的水平正相關(guān)特點等，針對性做出調(diào)整。最后，深度調(diào)整的過程中考慮到基線刻度和反射波深度之間有著一定的正相關(guān)性，可結(jié)合反射波的情況進行相關(guān)的調(diào)整操作。

2.4 做好DAC曲線的繪制工作

檢測工作中由于金屬材料焊接缺陷問題的大小程度存在差異性，超聲波的聲程和回波幅度也會有所不同，因此，在檢測期間應(yīng)結(jié)合回波波幅高度的情況。明確是否存在金屬材料焊接的質(zhì)量缺陷問題，制作DAC曲線也就是距離-波幅曲線圖，最初檢測的階段按照實際的工作需求將探傷調(diào)整到最高的范圍，結(jié)合深度和水平距離的狀況，有效進行比例基線的調(diào)整，按照材料的厚度情況和曲度情況等，選擇適應(yīng)性的對比測試塊，將測試塊的深度和測試深度控制在一致范圍，在此期間，為增強檢測工作的準(zhǔn)確性應(yīng)尋找其中最高的放射波高，將其當(dāng)作是畫板當(dāng)中的輔助性標(biāo)志，制作相應(yīng)的衰減分段曲線圖，為后續(xù)的檢測、分析與研究等提供保障。

2.5 做好靈敏度的驗證工作

使用超聲無損檢測技術(shù)進行金屬材料焊接檢測的過程中，超聲探查焊縫和表面質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)以后就應(yīng)驗證探查的靈敏度，例如：在表面耦合損失與材料衰減數(shù)據(jù)信息和測試結(jié)果不同的情況下，就應(yīng)做好靈敏度的驗證工作，將探查的速度控制在每秒鐘15厘米之內(nèi)，相互鄰近的探頭移動距離應(yīng)該確保有11%重疊的部分，如果屬于縱向類型的探查工作，就要將探頭和焊縫中心線之間保持垂直狀態(tài)，在探頭移動期間應(yīng)左右移動13度，便于準(zhǔn)確進行驗證。

另外，為準(zhǔn)確明確金屬材料焊接缺陷的具體形狀和位置情況，應(yīng)全面分析波形缺陷信號的內(nèi)容，利用多元化的探測方式了解實際的缺陷狀況，例如：超聲無損檢測設(shè)備操作的過程中，應(yīng)用左右側(cè)掃查的形式明確焊接缺陷部分的長度情況，利用前后掃查的方式明確焊接缺陷的高度回波情況，利用定點移動的措施準(zhǔn)確了解焊接缺陷的形狀。由于反射波波幅定量處理就能夠準(zhǔn)確進行缺陷問題的評估、分析，因此，可按照反射波的波幅狀況，詳細的記錄缺陷問題的具體位置、大小情況、形狀情況、長度情況等，增強檢測工作的準(zhǔn)確度[1]。

2.6 篩選最佳的檢測方式

金屬材料焊接檢測的過程中應(yīng)用超聲無損檢測技術(shù)應(yīng)重點選擇良好的檢測工作方式。其一，使用直接接觸的檢測方式，此類檢測方法屬于目前在金屬焊接檢測過程中最為常見的超聲無損檢測技術(shù)措施，工作人員只需將探頭直接和焊接位置的表面相互接觸，利用耦合技術(shù)將超聲波發(fā)射聲波進入焊接位置，接觸到各類介質(zhì)交界面回射聲波，獲取有關(guān)的數(shù)據(jù)信息精準(zhǔn)性的進行檢測，需要注意在應(yīng)用直接檢測方式期間，應(yīng)先將探頭與焊接面相互接觸的位置清理干凈之后去除空隙的空氣，使得聲波能夠全面滲透其中；其二，采用液體浸潤的檢測方式，將耦合液體涂抹在焊接位置的表面區(qū)域，發(fā)射超聲波之后聲波會經(jīng)過耦合液面，進入到焊接的位置，得到準(zhǔn)確的檢測結(jié)果，不僅可以預(yù)防出現(xiàn)聲能損耗的問題，還能避免因為探頭和焊接表面相互接觸，對檢測工作準(zhǔn)確性造成影響。

3 金屬材料焊接中超聲無損檢測技術(shù)的應(yīng)用要點

3.1 微觀與宏觀缺陷檢測的要點

微觀缺陷主要就是利用肉眼無法觀察的缺陷問題，并且使用普通工具無法將此類缺陷檢測出來，對產(chǎn)品日后的使用質(zhì)量會造成不利影響。在此情況下，就應(yīng)使用超聲無損檢測技術(shù)，全面收集金屬材料焊接的各類數(shù)據(jù)指標(biāo)，利用微觀性檢測的方式，明確是否存在焊接技術(shù)操作不合理現(xiàn)象、焊接操作期間溫度指標(biāo)不科學(xué)的問題、焊接位置表面氧化反應(yīng)問題等，在準(zhǔn)確了解微觀缺陷的情況下，為增強焊接質(zhì)量提供依據(jù)。金屬材料焊接的過程中，宏觀缺陷指的就是表面區(qū)域缺乏平整度，厚度缺乏均勻性，或是有熔融物墜落的現(xiàn)象，對焊接質(zhì)量會造成直接的危害，在此情況下就應(yīng)使用超聲無損檢測技術(shù)，檢測工作中明確有無相關(guān)的宏觀層面質(zhì)量缺陷問題[2]。

3.2 規(guī)范性執(zhí)行檢測工作的要點

使用超聲無損檢測的過程中，操作的規(guī)范性直接影響整體的金屬材料焊接檢測工作質(zhì)量，因此，應(yīng)遵循規(guī)范性執(zhí)行工作的基本要點。首先，檢測技術(shù)人員應(yīng)全面掌握超聲無損檢測的技術(shù)原理和設(shè)備應(yīng)用知識，可以在工作中積極運用現(xiàn)代化的技術(shù)方式，明確是否存在金屬材料焊接的缺陷問題。同時應(yīng)強化技術(shù)層面、設(shè)備層面的培訓(xùn)力度，通過培訓(xùn)的形式增強人員工作的專業(yè)性程度、規(guī)范化水平。其次，健全相應(yīng)的制度內(nèi)容，明確每位人員檢測工作的責(zé)任標(biāo)準(zhǔn)要求，一旦發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了檢測層面的不規(guī)范現(xiàn)象或是不合理之處，就應(yīng)懲罰負責(zé)人，通過獎懲的方式提升人員規(guī)范性操作的自覺態(tài)度。

3.3 嚴(yán)格控制檢出率的要點

和傳統(tǒng)的檢測技術(shù)相互比較之下超聲無損檢測技術(shù)在應(yīng)用的過程中，能源損耗量較高，而檢出率直接影響能耗情況、直接決定著經(jīng)濟效益和成本支出量，因此在工作期間應(yīng)遵循提升檢出率的基本要點，提升操作質(zhì)量的同時增強效率，有效預(yù)防發(fā)生漏檢或是錯檢的現(xiàn)象，針對于每個檢測節(jié)點都應(yīng)該重點操作處理，準(zhǔn)確安排各類事項，提升檢出率的同時，預(yù)防因為漏檢或是錯檢引發(fā)能源損耗問題，真正意義上維護檢測工作的效果。一方面，在工作中應(yīng)強化各位人員之間的溝通交流力度，尤其是檢測技術(shù)員和焊接技術(shù)員，應(yīng)保持較為良好的互動狀態(tài)，便于檢測人員全面了解焊接的具體狀況，因地制宜選擇使用超聲無損檢測技術(shù)方法，避免影響各項檢測工作的效果，另一方面，執(zhí)行檢測工作以前應(yīng)強化定性分析和定量分析的力度，檢測操作期間應(yīng)有著一定的配合度，檢測之后歸納總結(jié)經(jīng)驗接受意見和建議，通過全程性的控制，增強工作的水平。另外，應(yīng)統(tǒng)一檢測工作質(zhì)量管理的指標(biāo)和要求，提出檢出率控制方面的建議，根據(jù)不同層面的工作特點和情況做好不同的管理控制工作，從根源層面入手發(fā)揮超聲無損檢測技術(shù)的優(yōu)勢[3]。

4 結(jié)語

綜上所述，近年來，在金屬焊接產(chǎn)品類型不斷增多的過程中，傳統(tǒng)的檢測技術(shù)已經(jīng)無法滿足相關(guān)的檢測工作需求，不能及時性、準(zhǔn)確性并且沒有損傷性的了解焊接缺陷問題，在此情況下，就應(yīng)結(jié)合金屬材料焊接特點和具體狀況，積極運用先進的超聲無損檢測技術(shù)，在不對工件造成損傷的情況下利用專業(yè)性、規(guī)范性的技術(shù)形式明確焊接缺陷問題。