超声波探伤无损检测在焊接质量分析中的应用

郑善飞 郭春光 汪坤刚

摘要：在施工操作中，焊接操作作为重要的一环，如果相关焊接工作未能及时完成，那么在很大程度上容易导致在后期运行中出现脱节的现象，给工程项目实现长期运行产生不良影响。本文对超声波探伤无损检测在焊接质量分析中的应用进行分析，以供参考。

关键词：超声波探伤；焊接质量；应用

引言

焊接技术在现代制造业中扮演着越来越重要的角色。随着智能焊接的提出，焊接过程自动化和信息化已经成为焊接技术不断向前发展的趋势。焊接是一个复杂的材料加工过程，产生的与焊接质量相关的信息量丰富。自焊接出现以来，对焊接过程中影响质量的因素的研究就从未停止过，研究方法也多种多样，主要包括声信号、电信号、光谱信号、软件仿真和高速摄像技术这5种。

1超声波探伤的运行方式和操作技术

当检测连接焊缝的质量时，超声波程序会将不同频率的声波发送到测量杆。确定位置重复后，得到具有不同振动信号的声波，并利用声学原理确定附件结构中的质量问题。在检测过程中，电压芯片产生超声波运动，当附件受到超声波运动的影响时，内部缺陷形成超声波，作为脉冲出现在检测装置上。此时，检验员可以根据脉冲波确定附件缺陷的位置和规格。基于超声波的检测技术目前分为四类。第一，渗透方法。采用从设备输出的脉冲波，产生信号到附件的连续传输，将信号转换成能量，并根据能量限制确定附件中的缺陷和规格。在使用穿透方法检查附件时，操作人员将两个按钮设置在附件上，并将附件设置为信号发射器和信号接收器。二、脉冲反射率。工作人员通过由此产生的排放警告识别设备中的缺陷。发现过程基于回切过程，员工可以通过设备访问相关信息。第三，共振定律。共振定律在进气道内部产生声波，当声波是进气道厚度的整数倍时，装置显示信号产生的共振频率，以确定故障附件的位置和规格。第四，TOFD法。采用这种方法，操作人员在放置附件的测试环境中使用多个探针生成产生的声波，如果附件结构存在缺陷，可能会导致反射声波和漂移波。员工根据Delta方程计算反射时间并确定附录中缺陷的位置和规格。与此同时，飞机配件的采集通常采用脉冲发射法。

2智能焊接技术

2013年，德国政府在汉诺威工业博览会上正式推出“工业4.0”国家级战略，旨在提高德国工业竞争力。与此同时，美国也先后出台了相应的振兴制造业国家战略计划，使制造业向智能化转型。面对国内制造业亟待转型升级的情况，国务院于2015年提出了《中国制造2025》国家战略规划，以加快智能制造技术创新的步伐，着眼于提高中国制造业在国际市场的竞争力。智能焊接属于智能制造的范畴，指对焊接系统所涉及的机器与构件在物联网、大数据和人工智能的支持下进行智能化和信息化升级，并以“传感器传感-专家系统决策-执行机构执行”为着眼点，一方面，智能焊接需要通过传感器获取焊接过程中存在的各种相关信息，借助信息流来充分认识焊接过程；另一方面，智能焊接需要通过专家系统、大数据分析等方式对信息流进行与人之间的变换与融合，从而实现对焊接过程进行在线诊断与控制，达到智能焊接系统与系统操作者完美的人机交互。

3加强焊接质量管理的措施

3.1加强材料的管理

对于材料来说，根据不同的功能以及有关信息，我国有着明确的条例规定，应该采用钢管的材质，保证管壁的厚度达到相应的计算范围，对于相关数据来说也有着统一的计算方法。而对于管道来说，管道采用的钢管以及附件应该根据地区的不同情况进行具体规定，对管道材料进行一定的冲击试验，还要保证管道附件的可靠性。另外，在材料的现场管理中，工作人员也要依据材料的不同特性进行相关工作，避免材料在工程现场出现质量问题。

3.2加强工作人员的管理

对于管道焊接中的工作人员来说，应该提高他们的专业技能，做好有关的培训工作，针对工程施工中容易出现的问题，做好有效防护，并且创新现有的施工理念，不断的对自身进行完善，从多个方面对焊接质量进行保障。

3.3提升操作人员水平能力

操作人员的水平对钢结构焊接质量起着不可忽视的作用。首先要不断完善焊接操作人员的职业教育培养体系，通过理论与实践的系统化学习，大力开展校企合作，要培养出一大批具备专业技术能力与一定焊接经验的焊接职业人才。其次，要做好对焊接专业毕业生的岗前培训工作，要结合企业焊接工作或产品的特点对其进行针对性的培训，并用模拟件对培训情况进行考核，考核合格的才能进入实际操作岗位。这一步可以融入在校企合作中，企业可以先在职业院校中进行选拔，选拔的学生可以提前进入企业进行针对性的钢结构焊接训练，将岗前培训融入进职业教育中，使学生能够在学校与企业岗位之间实现无缝对接。最后，要建立一套严格的焊工技能考核评级制度，一方面根据钢结构部位与部件的焊接难易程度合理分配人员，另一方面对应不同层级的薪酬水平来激励焊工不断提升技能水平。

3.4减少焊接应力集中

在钢结构焊接中，为了有效控制焊接应力，首先，工程人员可以通过改变焊接材料处理。比如，焊接可以选择S、P较高的材料，这样能够有效避免焊接过程中出现不良裂缝现象。其次，有效控制整个焊接工艺。焊接工艺控制工作进行中，控制焊接的电流和一次性焊接的速度，尤其焊接速度的有效控制，这样才能够为热量实现持续性的传递奠定基础，避免出现应力过度集中的不良现象。最后，工程人员在焊接之前进行相应的预热处理和焊接完成后做好相应的冷处理也是非常必要的。通过以上两个方面的操作，能够有效控制焊接出现裂缝的现象。

3.5焊接残余应力控制

实际施工操作人员在焊接残余应力管控工作进行中，首先控制焊接缝隙尺寸，将尺寸控制在最小范围内，这样才能够最大限度提升焊接质量。其次，控制焊接缝隙的拘束度。在焊接拘束度明确基础上，做好前期技术交底工作，整个技术操作要严格按照制度规范所规定的施工操作顺序完成。最后，由于钢结构焊接出现的残余应力很大程度上是由于钢结构本身的刚度过强造成的。因此，在场工作人员可以通过降低钢结构焊接的刚度，为钢结构创造自由收缩的条件，控制参与应力出现。

4常见缺陷波形和预防措施

采用超声波运动，对进刀焊接后出现屈曲误差的夹紧力缺陷进行了波浪和预防措施，产生的回流信号具有较低的锯齿幅度。此外，在主刀尖附近还有小刀尖，当平移按钮移动时，产生的振幅会发生变化。这是因为焊接附件会导致夹紧损耗，因为工作人员消耗的电力较少，电流流动速度较快，并且焊接无法完全完成。操作人员未清理焊接件的位置；如果使用的焊接棒接触焊接材料，则由于化学反应而导致焊接位置发生夹紧损耗。防止夹具缺陷的措施包括:操作人员必须确保电流保持恒定。相应地增加焊缝的浇口角度；在焊接准备阶段，严格清洗凹槽；根据焊接材料的类型，工程师选择合适的焊接棒并严格控制焊接速度。

结束语

随着制造业的迅速发展，焊接作为一种重要材料加工方式，其应用领域广泛，涉及到航空航天、船舶工程和汽车制造等各种领域，其智能化和信息化程度在很大程度上决定着一个国家的制造业水平。

参考文献

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