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[摘 要]无损检测技术是针对在焊接中有可能存在的缺陷进行的一种检测技术,这种无损检测技术主要包括了三方面的内容,主要有内部、宏观和微观缺陷,有三中检测方式,同时还有比较常见的无损检测技术,我相信随着经济与科学技术的快速发展,焊接结构的无损检测技术也会不断地发展,从而研发出新型检测技术,继而得到广泛的应用于推广。
[关键词]焊接结构;无损检测;缺陷;技术特点
中图分类号:TG441.7 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)06-0192-01
焊接技术就是高温或高压条件下,使用焊接材料(焊条或焊丝)将两块或两块以上的母材(待焊接的工件)连接成一个整体的操作方法。焊接应用广泛,既可用于金属,也可用于非金属。焊接形式以及结构的变化,得到了广泛的应用,可是,焊接技术在不断地应用于推广的过程中其自身技术还存在很多缺陷,例如,当焊接后,有的工件就会出现焊接变形的情况,针对工件加工精度以及承载能力都会受到严重的影响。所以,我们在进行焊接的时候,针对有特殊要求的焊接工件,一定要通过焊接结构的无损检测,才会有效地保证工件在实际应用的过程中保证其自身的完整性以及安全性等。
一、无损检测技术的内容
焊接结构的无损检测技术主要是针对焊接可能存在的缺陷进行的,主要包括以下三个方面:一是焊接的内部缺陷,二是焊接的宏观缺陷,三是焊接的微观缺陷,具体内容如下:
1.1 焊接结构的内部缺陷
焊接结构的内部缺陷主要包括夹渣(指焊接过程中有熔渣残留在焊缝中的现象)、气孔(指焊接过程中有气体被包裹在熔化的金属内部没有逸出)、裂纹(指焊接过程中原子间的融合过程受到破坏,形成新的界面,表现为裂纹)等,这些缺陷不能简单地通过目测来发现,需要通过磁粉无损检测技术、超声和射线无损检测技术进行检测。
1.2 焊接结构的宏观缺陷
焊接结构的宏观缺陷主要包括咬边(焊接过程中沿着焊接缝形成的凹槽)、焊瘤(焊接过程中液态金属从焊缝根部溢出形成的金属瘤状物)和烧穿(焊接过程中因为局部过热导致熔化的金属从焊缝的背面溢出,形成穿孔)三种类型,焊接的宏观缺陷能够通过眼睛直接观测或者可以借助简单的光学仪器进行检测。
1.3 焊接结构的微观缺陷
焊接结构的微观缺陷是焊接结构的无损检测技术的重点和难点,主要缺陷类型包括过热(焊接过程中局部受热使焊接晶粒变大的现象)、过烧(过高的温度长时间停留导致晶粒的界面发生氧化的现象)和偏析(焊接过程中的熔合区受热循环的作用而出现的内部成分单向聚集的现象)等,这些缺陷无法通过肉眼直接检测,需要利用电子显微镜技术或者高倍显微镜技术进行检测,同时结合专业知识对内部焊接组织的不均匀性进行分析。
二、焊接结构的无损检测技术特点分析
2.1 辐射无损检测技术
焊接结构的辐射无损检测技术主要包括中子辐射照相检测、X射线照相检测等,目前应用最多的是利用X射线进行的焊接无损检测,该检测方法是利用X射线的不同吸收来对焊接工件内部的缺陷进行检测,工件各部位的厚度和密度差异会导致不同吸收量的投入射线,通过检测这些不同吸收量的投入射线的变化可以判断出血焊接点缺陷的性质、分布、大小和形状。
2.2 超声无损检测技术
超声波检测方式是利用超声波一起检测探头发射的20000Hz左右的机械振动声波对被检测对象进行结构分析的一种方式。利用超声波在介质的传播过程中会出现不同程度的衰减,利用超声波遇到焊接界面时反射回来的声波性质来判断焊接部位的缺陷类型和缺陷程度。目前超声无损检测技术中比较先进和成熟的就是声发射方法,即利用受应力材料中局部的瞬间位移产生的声-波效应来对焊接点进行动态的无损检测,这种检测方法属于动态检测,不但可以确定焊接缺陷的部位和类型,还可判断缺陷的大小和程度。
2.3 金属磁记忆焊接结构检测技术
对于焊接结构而言,由于焊接工艺本身的加工特性使得结构应力状态发生改变,应力转状态的改变必然会使得材料表面漏磁场信号产生相应的改变。检测中通过对磁场信号的提取分析来对焊接结构缺陷进行数据统计分析。利用金属磁记忆不仅可以检测到焊接结构存在的宏观缺陷,亦能检测到焊接结构的内部和微观缺陷,并能根据材料表面的漏磁场信号对焊接结构出现的潜在扩大性危害进行更早的预防性处理。这是金属磁记忆焊接结构无损检测方式的独特优势。
2.4 电磁无损检测技术
电磁无损检测技术主要包括的类型有涡流检测、磁粉检测和磁漏检测等,其中应用比较多的是磁粉无损检测技术,这种检测方法的依据是焊接缺陷处的磁场和磁粉会相互作用,当被检验的焊接部位发生磁化后,其表面就会因为磁的不连续而出现漏磁场,漏磁场的存在就可以判断焊接点缺陷的存在,根据漏磁场的大小也能够判断焊接点缺陷的大小。虽然磁粉无损检测技术具有非常高的灵敏度(检测灵敏度可达微米级别),但是其实际应用却具有比较大的局限性,它只适用于表面裂纹缺陷的检测,只能够检测到铁磁性材料工件之间的焊接缺陷。
三、其他无损检测方法
3.1 渗透检测方法
渗透检测方法利用的主要原理是毛细管现象,具体方法是将具有渗透性的液体借助毛细管的作用将其深入待检焊接部位的缺陷中,除去多余的渗透液后,用显现剂进行喷涂,将待检部位的渗透液吸附出来后可进行表面显示,具有灵敏度高(可检验1μm大小的裂纹)、简便性和直观性的特点。该检测方法的应用具有一定的局限性,即只能够对表面存在开口型裂纹的焊接缺陷进行检测,适用于表面粗糙度相对较低的焊接点的检测。
3.2 泄露检测方法
泄露检测方法的主要原理是利用密闭容器的内外压力差作为动力,液体能够顺着漏缝渗入和渗出待检部位的一种无损检测方法。
3.3 红外检测方法
红外检测方法主要是利用红外辐射的原理进行无损检测,在计算机的辅助下,通过对焊接工件的扫描(存在缺陷的焊接点会出血温度的变化)来反馈焊接点的缺陷信息。另外,如果固定热量被注入焊接工件后,碰到不均匀的缺陷位置就会导致热量堆积或者散失,计算机会显示出温度异常现象,进而能够确定工件焊接的缺陷位置和程度。
3.4 全息探测检测技
焊接结构的全息探测检测方式主要是利用激光、射线和声学全息成像来对被检测对象进行三维立体情况分析的检测方式。全息探测方式是现代高科技技术结合运用的检测方式,能够实现焊接表面和内部缺陷检测的高精确性,并且能够获取被检测结构缺陷的全方位信息数据,从而使检测人员对焊接结构做出正确、全面的焊接质量分析。全息探测检测方式是未来无损检测的发展方向,目前在此技术上仍然不够成熟,其检测成本和检测时间较长,在目前的检测方式中尚未得到广泛应用。
四、结语
随着焊接工件对焊接技术要求的不断提高和焊接技术的快速发展,焊接的缺陷也会越来越少,但这种精细的焊接缺陷在焊接过程中必然存在,需要利用焊接结构的无损检测技术对其进行全面的检测,以此充分评估焊接的质量,保证焊接件在实际应用中的稳定性。随着焊接结构的无损检测技术的不断发展,越来越多的新型检测技术得到推广和应用,例如借助计算机处理的层析成像技术能够快速准确地检测出焊接部位的夹渣、裂纹和气孔等多种缺陷类型,并对焊接缺陷做出全面的评估,使工件的使用者在实际应用中真正做到了心中有数,因此,可以说焊接结构的无损检测技术对于保障焊接件结构的完整性和安全性具有十分重要的作用。
参考文献
[1]封秀敏,刘丽婷.焊接结构的无损检测技术[J].焊接技术,2011,06:51-54.
[关键词]焊接结构;无损检测;缺陷;技术特点
中图分类号:TG441.7 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)06-0192-01
焊接技术就是高温或高压条件下,使用焊接材料(焊条或焊丝)将两块或两块以上的母材(待焊接的工件)连接成一个整体的操作方法。焊接应用广泛,既可用于金属,也可用于非金属。焊接形式以及结构的变化,得到了广泛的应用,可是,焊接技术在不断地应用于推广的过程中其自身技术还存在很多缺陷,例如,当焊接后,有的工件就会出现焊接变形的情况,针对工件加工精度以及承载能力都会受到严重的影响。所以,我们在进行焊接的时候,针对有特殊要求的焊接工件,一定要通过焊接结构的无损检测,才会有效地保证工件在实际应用的过程中保证其自身的完整性以及安全性等。
一、无损检测技术的内容
焊接结构的无损检测技术主要是针对焊接可能存在的缺陷进行的,主要包括以下三个方面:一是焊接的内部缺陷,二是焊接的宏观缺陷,三是焊接的微观缺陷,具体内容如下:
1.1 焊接结构的内部缺陷
焊接结构的内部缺陷主要包括夹渣(指焊接过程中有熔渣残留在焊缝中的现象)、气孔(指焊接过程中有气体被包裹在熔化的金属内部没有逸出)、裂纹(指焊接过程中原子间的融合过程受到破坏,形成新的界面,表现为裂纹)等,这些缺陷不能简单地通过目测来发现,需要通过磁粉无损检测技术、超声和射线无损检测技术进行检测。
1.2 焊接结构的宏观缺陷
焊接结构的宏观缺陷主要包括咬边(焊接过程中沿着焊接缝形成的凹槽)、焊瘤(焊接过程中液态金属从焊缝根部溢出形成的金属瘤状物)和烧穿(焊接过程中因为局部过热导致熔化的金属从焊缝的背面溢出,形成穿孔)三种类型,焊接的宏观缺陷能够通过眼睛直接观测或者可以借助简单的光学仪器进行检测。
1.3 焊接结构的微观缺陷
焊接结构的微观缺陷是焊接结构的无损检测技术的重点和难点,主要缺陷类型包括过热(焊接过程中局部受热使焊接晶粒变大的现象)、过烧(过高的温度长时间停留导致晶粒的界面发生氧化的现象)和偏析(焊接过程中的熔合区受热循环的作用而出现的内部成分单向聚集的现象)等,这些缺陷无法通过肉眼直接检测,需要利用电子显微镜技术或者高倍显微镜技术进行检测,同时结合专业知识对内部焊接组织的不均匀性进行分析。
二、焊接结构的无损检测技术特点分析
2.1 辐射无损检测技术
焊接结构的辐射无损检测技术主要包括中子辐射照相检测、X射线照相检测等,目前应用最多的是利用X射线进行的焊接无损检测,该检测方法是利用X射线的不同吸收来对焊接工件内部的缺陷进行检测,工件各部位的厚度和密度差异会导致不同吸收量的投入射线,通过检测这些不同吸收量的投入射线的变化可以判断出血焊接点缺陷的性质、分布、大小和形状。
2.2 超声无损检测技术
超声波检测方式是利用超声波一起检测探头发射的20000Hz左右的机械振动声波对被检测对象进行结构分析的一种方式。利用超声波在介质的传播过程中会出现不同程度的衰减,利用超声波遇到焊接界面时反射回来的声波性质来判断焊接部位的缺陷类型和缺陷程度。目前超声无损检测技术中比较先进和成熟的就是声发射方法,即利用受应力材料中局部的瞬间位移产生的声-波效应来对焊接点进行动态的无损检测,这种检测方法属于动态检测,不但可以确定焊接缺陷的部位和类型,还可判断缺陷的大小和程度。
2.3 金属磁记忆焊接结构检测技术
对于焊接结构而言,由于焊接工艺本身的加工特性使得结构应力状态发生改变,应力转状态的改变必然会使得材料表面漏磁场信号产生相应的改变。检测中通过对磁场信号的提取分析来对焊接结构缺陷进行数据统计分析。利用金属磁记忆不仅可以检测到焊接结构存在的宏观缺陷,亦能检测到焊接结构的内部和微观缺陷,并能根据材料表面的漏磁场信号对焊接结构出现的潜在扩大性危害进行更早的预防性处理。这是金属磁记忆焊接结构无损检测方式的独特优势。
2.4 电磁无损检测技术
电磁无损检测技术主要包括的类型有涡流检测、磁粉检测和磁漏检测等,其中应用比较多的是磁粉无损检测技术,这种检测方法的依据是焊接缺陷处的磁场和磁粉会相互作用,当被检验的焊接部位发生磁化后,其表面就会因为磁的不连续而出现漏磁场,漏磁场的存在就可以判断焊接点缺陷的存在,根据漏磁场的大小也能够判断焊接点缺陷的大小。虽然磁粉无损检测技术具有非常高的灵敏度(检测灵敏度可达微米级别),但是其实际应用却具有比较大的局限性,它只适用于表面裂纹缺陷的检测,只能够检测到铁磁性材料工件之间的焊接缺陷。
三、其他无损检测方法
3.1 渗透检测方法
渗透检测方法利用的主要原理是毛细管现象,具体方法是将具有渗透性的液体借助毛细管的作用将其深入待检焊接部位的缺陷中,除去多余的渗透液后,用显现剂进行喷涂,将待检部位的渗透液吸附出来后可进行表面显示,具有灵敏度高(可检验1μm大小的裂纹)、简便性和直观性的特点。该检测方法的应用具有一定的局限性,即只能够对表面存在开口型裂纹的焊接缺陷进行检测,适用于表面粗糙度相对较低的焊接点的检测。
3.2 泄露检测方法
泄露检测方法的主要原理是利用密闭容器的内外压力差作为动力,液体能够顺着漏缝渗入和渗出待检部位的一种无损检测方法。
3.3 红外检测方法
红外检测方法主要是利用红外辐射的原理进行无损检测,在计算机的辅助下,通过对焊接工件的扫描(存在缺陷的焊接点会出血温度的变化)来反馈焊接点的缺陷信息。另外,如果固定热量被注入焊接工件后,碰到不均匀的缺陷位置就会导致热量堆积或者散失,计算机会显示出温度异常现象,进而能够确定工件焊接的缺陷位置和程度。
3.4 全息探测检测技
焊接结构的全息探测检测方式主要是利用激光、射线和声学全息成像来对被检测对象进行三维立体情况分析的检测方式。全息探测方式是现代高科技技术结合运用的检测方式,能够实现焊接表面和内部缺陷检测的高精确性,并且能够获取被检测结构缺陷的全方位信息数据,从而使检测人员对焊接结构做出正确、全面的焊接质量分析。全息探测检测方式是未来无损检测的发展方向,目前在此技术上仍然不够成熟,其检测成本和检测时间较长,在目前的检测方式中尚未得到广泛应用。
四、结语
随着焊接工件对焊接技术要求的不断提高和焊接技术的快速发展,焊接的缺陷也会越来越少,但这种精细的焊接缺陷在焊接过程中必然存在,需要利用焊接结构的无损检测技术对其进行全面的检测,以此充分评估焊接的质量,保证焊接件在实际应用中的稳定性。随着焊接结构的无损检测技术的不断发展,越来越多的新型检测技术得到推广和应用,例如借助计算机处理的层析成像技术能够快速准确地检测出焊接部位的夹渣、裂纹和气孔等多种缺陷类型,并对焊接缺陷做出全面的评估,使工件的使用者在实际应用中真正做到了心中有数,因此,可以说焊接结构的无损检测技术对于保障焊接件结构的完整性和安全性具有十分重要的作用。
参考文献
[1]封秀敏,刘丽婷.焊接结构的无损检测技术[J].焊接技术,2011,06:51-54.