（中国能源建设集团黑龙江省火电第三工程有限公司 黑龙江哈尔滨 150016）
摘要：超声波探伤工作对探伤人员及超声波探伤仪的要求较为严格，探伤人员需要有过硬的专业知识及技术，对不同的焊缝需要选择不同的探头等。通过加强对各方面的要求，以提高焊缝的质量，尽可能减少焊缝问题的出现。
关键词：金属结构件；焊接；超声波；探伤技术；应用
一、超声波探伤技术的基本原理
超声波是指频率大于20000MHz的声波，在介质中具有自身的传播特点，超声波探伤设备利用自身产生的超声波在被检查材料中传播，若材料中有缺陷则部分声波会被反射回来，通过放大装备的处理就可以在示波屏上显示出来，通过波纹不同的形状可以判定出这些缺陷的类型。超声波探伤技术适用性较强，既可以用于板材、锻件、铸件等金属结构的检测，也可以用于混凝土等复合材料的内部检测。超声波探伤检测的方法成本相对较低、操作简单、准确率高、能够对缺陷进行精确定位，但是超声波检测的结果在很大程度上依赖于检测员的经验，具有一定的主观性。
对于金属原材料内部缺陷的检测可以使用直探头纵波进行探伤，保持探头轴线与金属材构件端面垂直，保证超声波的传播方向与金属材料平面互相垂直。开启超声波装备，使得超声波在材料内部传播，当声波通过金属材料上表面、缺陷及底面时，都会有超声波反射回来，但是从这三处反射回来的超声波路程不同，回到探头的时间也不同，我们分别称其为始脉冲、伤脉冲和底脉冲。
二、超声波探伤技术的特点及应用范围
2.1超声波探伤技术的特征
超声波主要指超声振动通过介质进行传播，实际上就是在弹性介质中，以波动形式进行的机械振动，其振动频率大于20KHz。通过应用超声波探伤技术，可检测厚度大的金属结构材料，其检测速度快、成本低，可准确定位、定量缺陷，对人体不会产生任何危害，同时提高大面积缺陷的检测效率。超声波探伤技术在金属结构焊接中的应用，具体特点有：①当超声波处于介质中，一旦遇到界面拦截，就会产生反射；②超声波的传播力度较大，对金属结构产生较强的穿透力；③超声波的振动频率越高，指向性就越好；④超声波的衰减、声速、阻抗等特征，给超声波的运用提供了更多信息。
2.2应用范围
超声波探伤技术，可应用于各种金属结构的轧制件、锻件、铸件、焊缝等；（以及）机械零件、电站设备、锅炉、船体、结构件等，也可应用超声波探伤技术。超声波探伤技术既可采取自动化方式，也可采取手动方式。以物理性能检验角度来看，利用超声波探伤技术，可检测材料的厚度、硬度、深度、液位、流量、晶粒度等参数。
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三、金属结构件焊接中存在的问题
3.1夹渣、气孔
出现夹渣主要是因为在进行焊接时未将焊缝内的熔渣或者其他杂质清理干净，这些夹渣形状各异，主要有点状和条状夹渣之分。点状夹渣在某种意义上与点状气孔类似，在进行超声波探伤时反射出来的信号相差不大。条状夹渣的回波信号表现明显，通过超声波探伤仪可看出其形状与呈锯齿状类似，条状夹渣的波幅较低，且随超声波探测仪探头位置的改变而改变，波形一般表现为树枝状。气孔是在焊接时由于温度过高，焊缝中融入大量气体，在焊缝冷凝时气体没有得到完全排除，从而随着焊缝的凝固而在焊缝中形成形状大小各不相同的孔穴。这些孔穴的形状以球形为主，按照气孔的密集程度可以分为单个与密集气孔。在检测焊接过程中，单个气孔与密集气孔的波高、波形均会有所不同。单个气孔的回波高度以及波形一般不会随着探测方向的改变而改变，但是在探头移动之时会波高会立即消失。由于密集气孔是由多个大小不一的单个气孔组成，在改变探头位置时，波高会出现高低不同的迅速改变。
3.2裂纹
裂纹对金属结构件的焊接质量有着极大的威胁，所以在进行焊接工作时做好裂纹防治工作时非常重要的。应力是影响焊接产生裂纹的主要原因，根据裂纹产生温度的不同可以分为热裂纹与冷裂纹之分，顾名思义，热裂纹是在高温的条件下产生，而冷裂纹是在焊接结束后经过长时间的凝固形成的。根据裂纹产生位置的不同可以分为横向裂纹、纵向裂纹、焊趾裂纹以及根部裂纹，当裂纹与焊缝方向相平行时称为横向裂纹，横向裂纹主要受焊缝速度及金属结构质量的影响；裂纹与焊缝方向相垂直时称为纵向裂纹，纵向裂纹则主要与作用在焊缝处的应力有关，焊趾裂纹一般与金属结构材料的表面相垂直，根部裂纹则是位于焊缝根部的裂纹，焊趾裂纹与根部裂纹均属于冷裂纹。
四、金属结构件焊接中超声波探伤技术的应用
4.1初步探伤
在进行探伤工作时，首先要做好对图纸的了解工作，明确图纸中对焊接技术的相关要求。在探测缺陷时，对不同的缺陷所用探头扫查方式也有所不同，纵向缺陷可用探头作锯齿扫查，横向缺陷可用探头作斜平行扫查。要严格按照目前我国相关部门对金属结构的相关规范标准进行操作，探伤人员不可凭借自己的经验来任意进行工作，否则会降低焊接质量，严重时甚至会造成严重的经济损失。探伤人员需要拥有过硬的专业知识，才能将探伤工作做好。初探时，要仔细观察回波信号的情况，并及时做好记录工作，尽可能做到不错不漏，为后面的检测工作提供更加精确有力的依据。
4.2精确探伤
精确探伤最重要的就是要做到“精确”二字，在进行精确探伤工作时，与初步探伤的方法是一样的，只是在探伤的过程中降低速度，将检测做的更加仔细，以防出现漏测现象。在初探中出现的问题，精确探伤中仍然要进行检测，对有问题的地方着重标记，这样方便找到问题的根源，并改进今后的焊接技术。在出现缺陷的地方要重复探伤，以避免伪缺陷的存在。进行精确探伤工作时要求探伤人员有着高度责任心，根据焊缝的实际长度来计算探伤的比例，并不是根据探伤人员在工作中积累的经验随意制定探伤比例。对于允许范围内出现的缺陷可根据实际情况增加探伤的比例。
4.3重复探伤
重复探伤主要针对前两次的探伤进行再次检查以及核对检测结果，这个环节所用的探测方法与前面两次相同，由于有了前面两次的探伤工作作为基础，所以这次探伤检测的速度可适当加快，但是也不可掉以轻心，对前两次出现缺陷的地方要特别注意。
4.4延迟裂纹的超声波探伤
多层金属结构的焊缝具有一定的延时性，在金属材料的焊接过程中会产生很大的收缩应力，但是由于结构自身的时效作用，焊缝一般在完工后的几周甚至几月后才会逐渐形成裂纹。因此，对于容易出现应力集中的焊缝位置，应在焊后半个月左右进行再次探伤检测以避免延迟裂纹的进一步扩展。
结语
当前，我国的工业技术取得了突破性的成就，金属结构的焊接技术虽然在我国的工业生产中应用广泛，但是在焊接过程中仍然存在很多的问题，需要进一步解决。超声波探伤技术作为检测焊接质量的重要手段，人们应该给予充分的重视。
参考文献
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论文作者:孟军
论文发表刊物:《电力设备》2016年第10期
论文发表时间:2016/7/25
标签：裂纹论文; 超声波论文; 气孔论文; 缺陷论文; 技术论文; 金属结构论文; 工作论文; 《电力设备》2016年第10期论文;