焊接裂纹无损检测方法研究

纪祥林

摘要：焊接裂纹是焊接中常见的缺陷之一。裂纹的早期检测是确保焊接质量的起点。在制造业的许多领域中，已经应用了无损检测程序。从常规无损检测和非常规无损检测两个方面分析了焊接裂纹的无损检测方法，阐述了各种无损检测方法的原理和现状。比较了不同方法的优缺点，讨论了不同方法的对应对象，提出了无裂纹试验技术。

关键词：焊接裂纹；无损检测；方法

1序言

焊接技术是在加热、压力或两者兼有的条件下使用原子/分子键，焊接材料（焊条或焊丝）与两种或两种以上贱金属（用于焊接工件）的操作程序在制造领域得到广泛应用。焊接质量直接取决于设备和人员的安全。因此，我们必须重视焊接产品的质量检测，无损检测是检测焊接缺陷的先进工艺。

2焊接裂纹的分类及危害

焊接过程中、焊接后或使用过程中，焊缝可能出现裂纹。根据裂纹的外观和位置，可将其分为纵向裂纹、横向裂纹、弧坑裂纹、焊接裂纹和焊道裂纹。根据模具温度和裂纹产生的条件，将其分为热裂纹和冷裂纹。热裂纹通常与空气相连，表面经常氧化变色。纵向裂纹、横向裂纹和划痕为热裂纹；冷裂纹是在低温下形成的，且裂纹表面未被氧化，因此通常光亮。焊缝和焊道下方的裂纹为冷裂纹。

在焊接过程中，由于焊接工艺和设备条件、残余电压的变化和冶金因素以及建筑材料和尺寸的不同，焊缝中经常出现热裂纹。此时，观察到的超标缺陷通常会得到修复，相同位置缺陷的修复时间几乎与裂纹频率成正比。在操作过程中，一些焊缝暴露在高温、高压或介质腐蚀下，一些焊缝暴露在疲劳、冲击和辐射等恶劣工作条件下，导致材料劣化、电压变化和腐蚀。例如，1962年至1978年间，英国有229起事故发生在20000个优质集装箱中，其中216起事故是由裂纹引起的，占事故总数的94.3%。在216起由裂缝引起的事故中，63起事故是由未经检查引起的，占事故总数的29%。

3裂纹的常规无损检测

3.1.视听检查

超声波测试使用超声波透射和反射来检测裂缝，能够灵敏地检测裂缝的位置和大小以及材料的厚度。然而，利用超声波检测粗糙、不规则或非均质材料，如奥氏体不锈钢焊缝的粗糙组织，很难准确评估裂纹的定性和定量。另一方面，还有很多因素，如仪器包、测试仪和测试对象，超声检测的独特性，限制了超声检测的质量控制。新的超声波技术允许超声波相位控制捕获整个检测图像，具有良好的检测灵活性和高速。超声衍射检测技术可靠性好，定量精度高，检测效率高，能有效检测裂纹扩展。

3.2.射线照相检查

射线探伤是利用穿透射线对被检工件进行扫描，并根据透射后的强度差确定被检工件是否有裂纹。射线照相试验中常见的裂纹有：两端颜色鲜艳，中间颜色较深，两端较薄，中间稍宽，通常为虚线或稍短的细线，有时为树枝状图像。射线检测方法获得的图像信息结果直观可见，定量和定位相对舒适，对材料和形状几乎没有限制。但是，该方法也存在设备复杂、成本高、双面检测等缺点。在体积误差的情况下，辐射探测的灵敏度相对较高，而飞机误差的灵敏度较低。很难检测裂纹是否与辐射装置完全平行。最后，辐射检测过程中存在潜在的安全风险，因此需要注意不同射线的防护。

3.3.磁粉检测

磁粉探伤是利用裂纹产生的漏磁场与表面涂覆的磁粉之间的相互作用，改变磁力线分布以显示裂纹的一种试验方法。磁粉表面检测主要利用磁粉在工件表面形成的磁痕来评定裂纹。磁粉法显示直观，灵敏度高。它可用于检测工件表面和表面裂纹，但难以量化裂纹深度。磁粉探伤前，应将被检物体表面清理干净。

3.4涡流试验

涡流检测基于电磁感应原理。根据电磁场与试件相互作用产生的涡流来评估误差。如果样品表面或表面附近有裂纹，由于裂纹的高电阻，涡流的方向会扭曲，涡流会移动到裂纹的边缘或底部，从而影响样品周围感应磁场的分布。通过观察磁场分布的变化，可以确定传统涡流检测是否存在误差。近年来,随着计算机技术,微电子技术的发展和各种信号处理技术的引进，艾迪的最新测试技术已经取得了很大的进步。阵列涡流检测新技术可以实现对多层结构长裂纹和非表面裂纹的检测。脉冲涡流检测可以实现金属近表面裂纹深度和尺寸的快速定量分析。

3.5渗透试验

在渗透试验中，毛细管吸收原理用于确定样品中是否存在裂纹。不同的焊接裂纹可根据渗透试验显示的痕迹进行评估。热裂纹呈之字形或锯齿状细条纹，冷裂纹仅为细条纹，火锁呈星形或锯齿状条纹。渗透检测具有以下优点：操作简单；广泛用于检测磁粉检测无法检测到的奥氏体钢和不锈钢金属；检测图像效果不受开裂方向的限制；本实用新型设备简单，操作方便，成本低。缺点是：穿透只能检测开口和表面裂纹；演示效果的敏感性明显受人为因素影响，其准确性低于其他方法；对试验零件表面粗糙度和试验环境有一定要求；考试时要按程序进行。

4无损裂纹检测的前景

分析国内外的现状，目前有多种无损裂纹检测方法，每种方法都有各自的特点。裂纹的定性和定量分析仍然是未来研究的重点。跨学科、多种检测方法的结合可以达到更好的检测效果。例如，结合超声波和红外方法的超声波红外锁相法，可以准确检测样品中的裂纹；通过将成像技术与射线检测相结合，可以观察到更清晰的裂纹图像。总之，不同无损检测技术的不断改进和组合，多个学科的整合，充分利用各自的优势，可以在焊接行业带来更多的发展和应用。

5结论

传统的无损检测技术，如渗透检测和射线检测，可以有效地检测焊接工件中的大裂纹，但在结果呈现和准确性方面存在缺陷。残余应力挤压形成的无缝裂纹和普通细裂纹的检出率很低。不断完善各种常规无损检测技术，结合无损检测新技术的研究和应用，整合不同的无损检测技术，相互学习，充分发挥各自的优势，无损检测技术可在焊接行业更有效地应用和进一步发展。

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