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1.引言
目前，焊接作为一种重要的材料加工技术，广泛地应用于航天、航空、造船、车辆、国防等行业，在当代工业中占有很重要的地位。近二十年来的我国，焊管产量呈增产趋势，消费量已经超过无缝钢管，高质量的焊管已经可以取代部分钢管，是因为焊管的成本远低于无缝钢管，尤其是大直径的焊管更有着无缝钢管无法取代的优点。随着焊接技术的成熟，焊接设备的更新。焊管的供水、采暖、燃气、钢管结构等应用领域的应用将更加广泛。
因而，焊接的质量在很大程度上决定着这些设备的质量的优劣和使用的安全性。由于施工过程中会产生各种各样的缺陷，焊接结构在服役或超服役的过程中会经受高温、高压、腐蚀的环境，有的承受疲劳、冲击及辐照等工况条件，这就往往会引发结构使用性能的恶化，并可能危机工业生产和人类安全。
基于以上原因，研究焊管焊缝缺陷检测方法可以：
（1） 确保焊接结构的质量，保证其安全运行，可以控制缺陷和防止废品产生，避免不合格产品出厂。
（2） 改进焊接技术，提高产品质量，焊接检验可以评定制造工艺正确与否。
（3） 降低成本，正确进行安全评定，可以大大减少原材料和工时的浪费。
（4） 由于有焊接检验的可靠保证，促使焊接技术的更广泛的应用。
2. 油气管道焊缝无损检测方法
焊接过程中检验包括检验在焊接过程中焊接工艺参数是否正确，焊接设备运行是否正常，焊接夹具夹紧是否牢固，在操作过程中可能出现的焊接缺陷等。焊接过程中检验主要在整个操作过程中完成。焊后应根据产品的技术要求，对焊接接头的缺陷情况和性能进行成品检验，以确保使用安全。
焊后成品检验可以分为有损检测和无损检测检验两类。有损检测主要包括焊缝的化学成分分析、金相组织分析和力学性能试验，主要用于科研和新产品试生产;无损检测的方法很多，由于不对产品产生损害，因而在焊接质量检验中占有很重要的地位。
目前，我国国家有关标准规定，常用的焊管焊缝无损检测方法包括射线检测、超声检测法、磁力检测法、涡流检测法、渗透检测等。
（1） 射线检测法
射线检验[1-2]是利用射线（X射线、Y射线、中子射线等）穿透物体过程中具有一定的衰减规律，根据通过工件各部位衰减后射线强度检测工件内部缺陷的一种方法。不同物体其衰减程度不同，衰减的程度由物体的厚度、物体的材料品种以及射线的种类而定。当使用射线种类固定后，衰减后射线强度取决于被检工件厚度和工件的密度。如工件中含有气孔时，有气孔的部分不易吸收射线，不容易透过。相反如果混进容易吸收射线的异物时，这些地方射线就容易透过。
（2） 超声波检测
超声波在被检测材料中传播时，材料的声学特性和内部组织的变化对超声波的传播产生一定的影响，通过对超声波受影响程度和状况的探测了解材料性能和结构变化的技术称为超声检测[3]。
这种方法是利用超声振动来发现材料或制件内部（或表面）缺陷的。根据超声振动的不同调制方法可划分为连续波和脉冲波;根据不同的振动和传播方式超声振动又可分为纵波、横波、表面波和兰姆波四种形式;根据声的发射和接收条件的不同，又可分为单探头法和双探头法，这些方法都可用于检测缺陷。由于超声检测具有成本低、可应用范围广的特点，近些年在国内外得到普遍重视和迅速发展。如自动化超声检测在核电站、海底管道、石油化工和大型飞机零件方面发展很快，这其中包括核电站压力容器、管道、海底管道和海上平台腐蚀的自动超声检测。
由于其成本低、可进行非接触测量、对被测介质无影响，环境适应能力强等，所以应用超出其它检测方法，也非常广泛，但其存在着对缺陷的定量或定性分析尚存在一定困难，在近表面存在死区等缺点。
（3） 磁力检测法
磁力检测法一般可以分为两种：一是磁粉探伤，二是漏磁探伤。
磁粉探伤[4]的基本原理是：利用焊件磁化后在缺陷的上部会产生不规则的磁力线这一现象来判断焊缝中缺陷的位置。当焊缝中无缺陷时，磁力线必然是平行地通过焊件，并无不规则现象，而当焊缝中存在缺陷时，磁力线就会围绕缺陷产生不规则的畸变。若在焊缝表面撒上细小的针状铁粉，则焊缝缺陷上部的铁粉就会聚集起来，根据铁粉的分布情况，就可以确定缺陷的位置。通常人们是在焊缝的表面涂上一层磁粉，然后通电将磁粉磁化，最后根据磁粉的情况来判断焊缝中缺陷的位置。
漏磁探伤是采用将钢管磁化成铁轨，然后采用检测器来检查漏磁。通常选用的检测器有检查线圈、霍耳元件、磁敏二极管和磁带。人们根据不同的需要来加以选择。
（4） 涡流检测法
涡流检测[5]的工作原理是：将工件处于交变磁场的作用下，由于电磁感应的结果会在工件中产生涡流。涡流产生的磁场将削弱主磁场，形成叠加磁场。工件中存在的缺陷会使涡流发生变化，也会使叠加磁场发生变化，反应叠加磁场变化的测量线圈。人们根据磁场的变化来判断焊缝的缺陷。钢管涡流探伤主要是用穿过式线圈来进行检查，也可用插入管内的线圈。在采用穿过型涡流探伤方法检查钢管时，所用的检查装置通常是由探伤器设备、磁饱和装置以及退磁装置组成。
涡流检测在国内近年来发展较快，它适宜生产流水线，能自动地进行金属材料表面缺陷的检测和分析，配合现代化分析方法，实现复杂的涡流信号的分析和缺陷分类，减少了人为误差，特别对管材表面缺陷的自动化检测更有它的独特优结构变化的技术称为超声检测。
这种方法是利用超声振动来发现材料或制件内部（或表面）缺陷的。根据超声振动的不同调制方法可划分为连续波和脉冲波;根据不同的振动和传播方式超声振动又可分为纵波、横波、表面波和兰姆波四种形式;根据声的发射和接收条件的不同，又可分为单探头法和双探头法，这些方法都可用于检测缺陷。
由于其成本低、可进行非接触测量、对被测介质无影响，环境适应能力强等，所以应用超出其它检测方法，也非常广泛，但其对缺馅的定量或定性分析尚存在一定困难，在近表面存在死区等缺点。
（5） 渗透检测法
渗透检测是一种以毛细现象为基础，检查表面开口缺陷的无损检测方法。包括荧光和着色两种方法。荧光检测的原理是将被检测制品浸入荧光液中，因毛细管现象，在缺陷内吸满了荧光液，除掉表面液体，由于光电效应荧光液在紫外线的照射下，发出可见光而显现缺陷。着色检测的原理与荧光检测相似，它不需专门设备，只是用显像粉将吸附在缺陷内的着色液吸出零件表面而显现缺陷。
在以上几种检测方法中，磁场、涡流、渗透等方法只适宜检测表面或近表面的缺陷，其中渗透检测限于表面开口缺陷，磁粉检测限于铁磁性材料，它们对线性缺陷，如裂纹等有较高的灵敏度。超声检测对内部缺陷较迅速灵敏，但对缺陷的定量或定性分析尚存在一定困难;而且也受工件的形状或晶粒尺寸等限制。
参考文献
[1] 任大海，尤政，孙长库，等.焊缝X射线实时成像自动分析系统[J].焊接学报，2000，21（1）：61-63
[2] 張晓光，高顶.射线检测焊接缺陷的提取和自动识别[M].北京：国防工业出版社，2004
[3] 陈慧琴. 用超声波检测管道的机器人[J].机器人技术及应用.1995， （5）：28
[4] 仲维畅.磁偶极子与磁粉探伤：磁粉探伤原理之一[M].无损检测，1990 Vol：12（3）：66-70
作者简介：苏成果（1975-），男，山东单县人，工程师，从事天然气管道安全运行等方面的工作。
目前，焊接作为一种重要的材料加工技术，广泛地应用于航天、航空、造船、车辆、国防等行业，在当代工业中占有很重要的地位。近二十年来的我国，焊管产量呈增产趋势，消费量已经超过无缝钢管，高质量的焊管已经可以取代部分钢管，是因为焊管的成本远低于无缝钢管，尤其是大直径的焊管更有着无缝钢管无法取代的优点。随着焊接技术的成熟，焊接设备的更新。焊管的供水、采暖、燃气、钢管结构等应用领域的应用将更加广泛。
因而，焊接的质量在很大程度上决定着这些设备的质量的优劣和使用的安全性。由于施工过程中会产生各种各样的缺陷，焊接结构在服役或超服役的过程中会经受高温、高压、腐蚀的环境，有的承受疲劳、冲击及辐照等工况条件，这就往往会引发结构使用性能的恶化，并可能危机工业生产和人类安全。
基于以上原因，研究焊管焊缝缺陷检测方法可以：
（1） 确保焊接结构的质量，保证其安全运行，可以控制缺陷和防止废品产生，避免不合格产品出厂。
（2） 改进焊接技术，提高产品质量，焊接检验可以评定制造工艺正确与否。
（3） 降低成本，正确进行安全评定，可以大大减少原材料和工时的浪费。
（4） 由于有焊接检验的可靠保证，促使焊接技术的更广泛的应用。
2. 油气管道焊缝无损检测方法
焊接过程中检验包括检验在焊接过程中焊接工艺参数是否正确，焊接设备运行是否正常，焊接夹具夹紧是否牢固，在操作过程中可能出现的焊接缺陷等。焊接过程中检验主要在整个操作过程中完成。焊后应根据产品的技术要求，对焊接接头的缺陷情况和性能进行成品检验，以确保使用安全。
焊后成品检验可以分为有损检测和无损检测检验两类。有损检测主要包括焊缝的化学成分分析、金相组织分析和力学性能试验，主要用于科研和新产品试生产;无损检测的方法很多，由于不对产品产生损害，因而在焊接质量检验中占有很重要的地位。
目前，我国国家有关标准规定，常用的焊管焊缝无损检测方法包括射线检测、超声检测法、磁力检测法、涡流检测法、渗透检测等。
（1） 射线检测法
射线检验[1-2]是利用射线（X射线、Y射线、中子射线等）穿透物体过程中具有一定的衰减规律，根据通过工件各部位衰减后射线强度检测工件内部缺陷的一种方法。不同物体其衰减程度不同，衰减的程度由物体的厚度、物体的材料品种以及射线的种类而定。当使用射线种类固定后，衰减后射线强度取决于被检工件厚度和工件的密度。如工件中含有气孔时，有气孔的部分不易吸收射线，不容易透过。相反如果混进容易吸收射线的异物时，这些地方射线就容易透过。
（2） 超声波检测
超声波在被检测材料中传播时，材料的声学特性和内部组织的变化对超声波的传播产生一定的影响，通过对超声波受影响程度和状况的探测了解材料性能和结构变化的技术称为超声检测[3]。
这种方法是利用超声振动来发现材料或制件内部（或表面）缺陷的。根据超声振动的不同调制方法可划分为连续波和脉冲波;根据不同的振动和传播方式超声振动又可分为纵波、横波、表面波和兰姆波四种形式;根据声的发射和接收条件的不同，又可分为单探头法和双探头法，这些方法都可用于检测缺陷。由于超声检测具有成本低、可应用范围广的特点，近些年在国内外得到普遍重视和迅速发展。如自动化超声检测在核电站、海底管道、石油化工和大型飞机零件方面发展很快，这其中包括核电站压力容器、管道、海底管道和海上平台腐蚀的自动超声检测。
由于其成本低、可进行非接触测量、对被测介质无影响，环境适应能力强等，所以应用超出其它检测方法，也非常广泛，但其存在着对缺陷的定量或定性分析尚存在一定困难，在近表面存在死区等缺点。
（3） 磁力检测法
磁力检测法一般可以分为两种：一是磁粉探伤，二是漏磁探伤。
磁粉探伤[4]的基本原理是：利用焊件磁化后在缺陷的上部会产生不规则的磁力线这一现象来判断焊缝中缺陷的位置。当焊缝中无缺陷时，磁力线必然是平行地通过焊件，并无不规则现象，而当焊缝中存在缺陷时，磁力线就会围绕缺陷产生不规则的畸变。若在焊缝表面撒上细小的针状铁粉，则焊缝缺陷上部的铁粉就会聚集起来，根据铁粉的分布情况，就可以确定缺陷的位置。通常人们是在焊缝的表面涂上一层磁粉，然后通电将磁粉磁化，最后根据磁粉的情况来判断焊缝中缺陷的位置。
漏磁探伤是采用将钢管磁化成铁轨，然后采用检测器来检查漏磁。通常选用的检测器有检查线圈、霍耳元件、磁敏二极管和磁带。人们根据不同的需要来加以选择。
（4） 涡流检测法
涡流检测[5]的工作原理是：将工件处于交变磁场的作用下，由于电磁感应的结果会在工件中产生涡流。涡流产生的磁场将削弱主磁场，形成叠加磁场。工件中存在的缺陷会使涡流发生变化，也会使叠加磁场发生变化，反应叠加磁场变化的测量线圈。人们根据磁场的变化来判断焊缝的缺陷。钢管涡流探伤主要是用穿过式线圈来进行检查，也可用插入管内的线圈。在采用穿过型涡流探伤方法检查钢管时，所用的检查装置通常是由探伤器设备、磁饱和装置以及退磁装置组成。
涡流检测在国内近年来发展较快，它适宜生产流水线，能自动地进行金属材料表面缺陷的检测和分析，配合现代化分析方法，实现复杂的涡流信号的分析和缺陷分类，减少了人为误差，特别对管材表面缺陷的自动化检测更有它的独特优结构变化的技术称为超声检测。
这种方法是利用超声振动来发现材料或制件内部（或表面）缺陷的。根据超声振动的不同调制方法可划分为连续波和脉冲波;根据不同的振动和传播方式超声振动又可分为纵波、横波、表面波和兰姆波四种形式;根据声的发射和接收条件的不同，又可分为单探头法和双探头法，这些方法都可用于检测缺陷。
由于其成本低、可进行非接触测量、对被测介质无影响，环境适应能力强等，所以应用超出其它检测方法，也非常广泛，但其对缺馅的定量或定性分析尚存在一定困难，在近表面存在死区等缺点。
（5） 渗透检测法
渗透检测是一种以毛细现象为基础，检查表面开口缺陷的无损检测方法。包括荧光和着色两种方法。荧光检测的原理是将被检测制品浸入荧光液中，因毛细管现象，在缺陷内吸满了荧光液，除掉表面液体，由于光电效应荧光液在紫外线的照射下，发出可见光而显现缺陷。着色检测的原理与荧光检测相似，它不需专门设备，只是用显像粉将吸附在缺陷内的着色液吸出零件表面而显现缺陷。
在以上几种检测方法中，磁场、涡流、渗透等方法只适宜检测表面或近表面的缺陷，其中渗透检测限于表面开口缺陷，磁粉检测限于铁磁性材料，它们对线性缺陷，如裂纹等有较高的灵敏度。超声检测对内部缺陷较迅速灵敏，但对缺陷的定量或定性分析尚存在一定困难;而且也受工件的形状或晶粒尺寸等限制。
参考文献
[1] 任大海，尤政，孙长库，等.焊缝X射线实时成像自动分析系统[J].焊接学报，2000，21（1）：61-63
[2] 張晓光，高顶.射线检测焊接缺陷的提取和自动识别[M].北京：国防工业出版社，2004
[3] 陈慧琴. 用超声波检测管道的机器人[J].机器人技术及应用.1995， （5）：28
[4] 仲维畅.磁偶极子与磁粉探伤：磁粉探伤原理之一[M].无损检测，1990 Vol：12（3）：66-70
作者简介：苏成果（1975-），男，山东单县人，工程师，从事天然气管道安全运行等方面的工作。