机械焊接结构的无损检测技术探讨

吴怀国

摘要：无损检测技术，是一种以不破坏检测对象结构完整性为前提，对其结构、性能进行检测的技术，常用的检测方法有辐射方法、声学方法及电磁方法。这项技术被广泛应用于机械焊接结构检测中，可准确检测出宏观缺陷与内部缺陷。

关键词：机械焊接结构；无损检测技术

近年来，随着社会的发展，我国工业生产规模不断扩大，焊接技术等核心工业生产技术也在不断进步，技术种类不断丰富，技术形式日益完善。借助焊接技术，对不同工件施加热量或压力的方式，配合特定填充材料，使之结合在一起，所形成的筒体、支架、桁架等机械焊接结构，在工业生产中得到了广泛应用[1]。这些焊接结构的质量，关系到工业生产的安全性及可靠性，随着工业生产水平的提升，其质量标准不断提升。焊接技术在使用过程中，受到工艺自身特点影响，制造出来的构件会存在一定质量缺陷，采用无损检测技术对其进行检测分析，能够极大程度保障焊接技术的可靠性与稳定性。

1.无损检测技术

无损检测技术，是一种以不破坏检测对象结构完整性为前提，对其结构、性能进行检测的技术，可获取检测对象质量缺陷的类型、位置、面积等信息[2]。这项技术应用于机械焊接结构质量检测中，可有效提升检测水平，操作便捷，结果精准。此外，这项技术还可应用于工业生产设备的维护管理中，机械设备长期应用于生产实践中，会产生不同程度的磨损与损耗，借助无损检测技术，能够检测设备运行情况，发现焊接处的质量隐患，采取合理措施解决，整体成本较低，能够减少企业在设备维护上的资金消耗。

1.1辐射方法

辐射方法是一种常用的无损检测方法，其作用原理为工件在结构、组织成分上是不均匀的，所以不同区域对于射线的吸收量不同，采集射线信息，即可判定检测对象的质量缺陷情况。常用的辐射方法有X射线照相检测、计算机层析成像检测等，借助X射线照相检测技术，能够根据焊接结构在被X射线照射后对其吸收的程度，来判定构件是否存在结构或性能缺陷。

1.2声学方法

声学方法主要利用了声音的传播特性，根据声音类型可分为超声波检测、超声波共振法、声振动、声发射等多种类型。其中，技术成熟度较高的为以下两种类型：①超声波检测。超声波在传播过程中，强度逐步降低，接触组织界面后会反射回来，采集检测对象的波形图信息，即可判断有无缺陷，并发现缺陷类型与位置；②声发射方法。这一方法常用于检测工件的瞬态组织性能结构，通常会根据检测对象来选择不同的声发射方式。

1.3电磁方法

电磁方法是一种利用磁场特性判断缺陷的方式，根据磁场源的差异可分为磁粉检测、涡流检测、漏磁检测等方法。其中，磁粉检测是根据检测对象被磁化后，局部区域由于存在缺陷部磁场发生变化，导致磁粉分布形式发生变化的现象，来获取工件表面的缺陷信息；涡流检测方法应用了电磁感应原理，主要用于导电材料的质量检测，当通电流的感应线圈靠近导电性材料，如若材料表面缺陷，该部位会形成涡流，借助涡流信息，即可判定缺陷的位置及面积。

2.机械焊接结构典型缺陷的无损检测方法

2.1宏观缺陷及其检测方法

所谓宏观缺陷，就是无需借助专业检测工具，仅凭肉眼就能够判断、分析出来的缺陷，在机械焊接结构中，常见的宏观缺陷有以下几种：①咬边，即基体材料部分沿焊缝产生的凹陷或沟槽；②焊瘤，焊接处由于焊接热量不足出现的瘤状金属；③烧穿，由于熔深超过工件厚度所致的穿透破坏缺陷[3]。

上述缺陷一般操作人员凭借肉眼即可判断，但对于细小为妙的缺陷，也可以应用专业的无损检测方法。一般情况下，在进行导电性材料的缺陷检测时，会采用涡流检测方法，可准确判断工件表现缺陷；在进行工件表面开口型裂纹缺陷检测时，通常会采用渗透检测方法的使用也是有限制范围的。通常用于工件表面存在开口型裂纹缺陷，这种方法应用了毛细管原理，将专用检测液体容积渗透至检测对象缺陷部位，借助显示剂与渗透剂的化学作业，即可显现出缺陷的位置和大小，这一方法检测灵敏度高，检测精度达到微米级，但是会受到工件表面平整度和粗糙度的影响；在进行磁性特性材料的缺陷检测时，可应用磁粉检测方法，这一方法同样具有较高的灵敏度，能够准确识别微米级的缺陷。

2.2微观缺陷及其检测方法

机械焊件结构的微观缺陷，是指在加工过程中，受到热量传递不均匀所致的工件微观结构和性能变化，具体包括以下三种类型：①过热，焊接时由于操作不规范、不合理，工件严重受热，导致材料晶体组织遭到破坏；②过烧，热量长时间集中与工件某一部位，导致该区域晶界氧化或局部熔化；③偏析，焊接时由于热量循环不稳定，导致材料组织分布不均匀。

由于微管缺陷的检测，需要对工件结构进行切割和解剖，才能够借助专业检测设备进行工件组织与性能的分析，无法保证其结构的完整性。这恰恰与无损检测方法的前提相悖，所以，一般不采用这种技术，需借助专业解剖设备与仪器，对晶体范畴的缺陷进行检测。

2.3内部缺陷及其检测方法

内部缺陷，顾名思义就是存在与机械焊接结构内部的缺陷，常见缺陷类型有以下四种：①气孔，焊接时由于熔池中存在未析出气体，在焊缝中形成的孔穴；②夹渣，焊接之后焊缝中存在的金属或非金属杂质；③裂纹，由于焊接材料之间结合时原子结合破坏所致；④内部未熔合，由于焊接热量不足导致不同金属材质无法完全熔合的现象。

上述缺陷由于存在工件内部，一般检测方式难以发现，需结合应用光学、声学等技术，进行全面分析，方可判断、识别缺陷信息。在进行内部缺陷检测时，常采用的方法有以下两种：①射线检测方法。这种方法适用范围广，不受检测对象材料、性能、结构、尺寸等要素的影响，且不同缺陷类型表现出现的图像差异较大，准确率较高，但是，由于检测所得图像为二维图像，容易发生缺陷重叠的情况，使得检测结果收到干扰，为了提升检测水平。操作人员应该严格控制扫描角度，适工件的取向平面不得超过10°，同时采取一定保护措施；②超声波检测方法。这一检测方法适应性好，可检测厚度达到几米的金属结构，检测出工件组织界面存在的裂纹、空隙等缺陷，不过在进行结构复杂工件检测时，准确度不是很高[4]。

3.结语

机械焊接结构在生产过程中，受到焊接工具硬件缺陷、基体材料与焊接材料差异等要素的影响，会出现不同程度结构、尺寸、精度、性能上的缺陷，为了确保构件质量能够达到相关应用标准，应采取合理措施进行检测[5]。无损检测技术是一种利用材料组织性能结构在焊接过程中物理量的变化，来检测出构件质量缺陷的技术，具有操作简便、信息精准、效率高的优点，无需对机械焊接结构做出拆除等破坏性行为，能够确保其机构完整性与安全性，技术优势显著。不过，这项技术在应用过程中，检测结果易受到检测对象材料、形状、尺寸，以及人为操作、仪器设备等要素的干扰，应该检测多个指标，进行多次测量，以确保结果的准确性。

参考文献

[1]刘荣海,臧春艳,杨迎春,郑欣,周静波,刘耀云.盆式绝缘子开裂故障的无损检测技术研究[J].高压电器,2019,55(03):139-143.

[2]安博,徐伟,张晓军,崔岩,胡文浩.无损检测技术在轨道车辆转向架焊接生产中的应用[J].铁路技术创新,2019(02):19-22.

[3]赵树权,唐兴贵.基于超声波声强无损检测的特高压GIL局部放电检测技术研究[J].自动化与仪器仪表,2019(03):35-38.

[4]江海军,陈力,苏清风,邢建湘.激光扫描热波无损检测技术在航空发动机涂层中的应用[J].无损检测,2018,40(08):15-19.

[5]何方成,王铮,史丽军,刘颖韬,杨党纲,王晓.航空用纤维增强聚合物基复合材料无损检测技术的应用与展望[J].无损检测,2018,40(11):29-32.