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摘要：没有缺陷的材料是没有的, 不产生缺陷的加工方法是不存在的, 所有零部件都是经过多种加工工序制造的。其中, 应用广泛的机械焊接结构也必然存在缺陷, 故对其缺陷的精准检测对后续质量的把控显得尤为重要。本文主要介绍了机械焊接结构的主要缺陷类型、无损检测技术的优点和常用类型, 供相关工程人员参考。
关键词：机械; 焊接结构; 无损检测技术; 缺陷;
焊接技术是指通过加热或者加压的方法, 在没有其他填充材料的前提下, 将不同的工件焊接在一起的方法。近几年来随着焊接技术的飞速发展, 焊接的形式和结构也随之优化, 并得到了广泛的应用 (例如被应用于机械与船舶制造、管道和容器的焊接等方面) , 但是焊接技术也具有其自身的缺陷, 例如焊接后的工件容易出现焊接变形现象, 对工件的加工精度和承载能力都会造成一定的影响, 因此, 针对有特殊要求的焊接工件, 必须要通过机械焊接结构的无损检测, 才能保证工件在实际应用中的安全性和完整性。
1 无损检测技术的内容
机械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 机械焊接结构的内部缺陷
机械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 机械焊接结构的宏观缺陷
机械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 机械焊接结构的微观缺陷
机械焊接结构的微观缺陷是机械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。
2 无损检测应用于机械焊接结构的优点
2.1 对设备本身的伤害较小
传统的检测技术主要依靠检测人员的经验和传统检测工具进行, 不仅检测效果难以保证, 还会对焊接结构本身造成严重的破坏, 影响该机械的后续使用, 从而造成工作的反复, 对工作效率的提高起到了严重的阻碍作用[3]。而新型无损检测技术不仅成本低, 操作简便, 而且技术先进, 测量精度大幅提高。最重要的是, 这种检测技术对焊接结构本身的伤害极小甚至没有伤害, 保证了产品的质量, 提高了产品的可靠性。
2.2 保障使用安全, 延长使用寿命
对大量设备损坏情况分析可知, 机械设备损坏的部分原因就是初始的轻微损耗没有被及时检出而愈发加深, 最终导致威胁设备使用且难以修复的损耗, 从而造成设备的无法使用。而无损检测技术由于操作简便, 不损害被检测对象的使用性能, 可对制造用原材料、各中间工艺环节、直至最终产成品进行全程检测, 也可对服役中的设备进行检测。所以, 该技术适宜作为机械设备焊接点的定期检测方法, 通过定期检测, 人们可以及时发现设备焊接点的早期缺陷及其发展程度, 确定其尺寸、方位、形状并选用合适方法予以修复。
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3 机械焊接结构的无损检测技术特点分析
3.1 辐射无损检测技术
机械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。
3.2 超声无损检测技术
超声无损检测技术是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。
3.3 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。
3.4 全息探测检测技术
近些年来, 全息成像技术的兴起与发展不仅改变了人类对于图像的呈现方式, 也在工程领域的许多方面提升了技术含量。在机械焊接结构检测工作中, 也少不了全息技术的身影。全息探测技术主要应用于焊接结构宏观缺陷和内部缺陷的检测, 其主要的操作方法是利用射线、激光、声学等技术设备全方位地探测金属结构表面及内部的结构, 将表面及内部的金属焊料分布状况形象立体地呈现出来, 探测人员通过观察这些清晰度高、可信性强的图像就能够准确分析缺陷部位及缺陷情况, 制定修复方案[6]。由于全息成像设备成本较高, 且相关技术发展还不够健全, 所以它在目前的检测领域中还没有得到广泛使用。但是, 人们应该清醒地意识到由于全息成像科学含量高, 对于机械结构图像的还原度极强, 应当成为未来机械结构缺陷检测技术的发展方向。
4 结语
本文主要介绍了机械焊接结构的主要缺陷和机械焊接结构中常用的五种无损检测方法。随着无损检测方法的不断发展和进步, 除了以上五种检测方法, 一些新型无损检测技术相继出现, 如声发射检测、泄漏检测、红外检测、微波检测、磁记忆检测、热中子照相检测及激光散斑成像检测等, 而且处于不断开发和升级中。同时, 没有哪一种方法是完美的, 任何一种检测方法都不可能给出百分百精准的结果。因此, 对于特别重要的焊接结构, 有必要使用两种或多种无损检测方法, 使之形成一个检测系统, 从而得到满意的检测结果。
无损检测方法已逐步成为主流检测方法, 它是工业发展必不可少的有效工具, 在一定程度上反映了一个国家的工业发展水平。无损检测技术应继续完善和进步, 这不仅对机械焊接结构的质量及安全性具有十分重要的作用, 对我国工业发展水平的提升也具有现实意义。
参考文献
[1]滕玮晔.机械焊接结构的无损检测技术研究[J].中国设备工程, 2015, (10) :113-114.
[2]韩海军.无损检测技术在机械焊接结构中的应用[J].山西冶金, 2016, (4) :76-77.
[3]张凤敏.浅谈机械焊接结构的无损检测技术[J].科技创新与应用, 2016, (10) :131.
[4]宫宇帝.金属材料焊接中超声无损检测技术的有效应用探析[J].科技创新与应用, 2015, (12) :115.
论文作者:钱宁1,应亨文2,管永胜3
论文发表刊物:《基层建设》2018年第24期
论文发表时间:2018/10/1
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