李濤
摘 要:無損焊接技術(shù)的應(yīng)用,對于焊接檢驗意義重大,一方面它提高了焊接檢驗的準(zhǔn)確性以及工作效率,另一方面促進(jìn)了焊接檢驗技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。文章描述了無損檢測技術(shù)的發(fā)展情況,并對無損檢測技術(shù)在焊接裂紋檢測中的應(yīng)用做了詳細(xì)的闡述,以期能夠促進(jìn)無損技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展以及焊接檢驗的進(jìn)步。
關(guān)鍵詞:無損檢測;焊接檢驗;應(yīng)用
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,為無損檢測技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ),隨著各種常規(guī)無損檢測技術(shù)的不斷改進(jìn),各種技術(shù)彼此之間相互借鑒,實現(xiàn)優(yōu)勢互補,使得無損檢測技術(shù)的發(fā)展更加快速,在實際焊接檢驗中的應(yīng)用,也更加廣泛。
1 無損檢測技術(shù)概述
無損檢測的實質(zhì)是,不損害被檢測對象的結(jié)構(gòu)、性能,利用材料具有的特殊結(jié)構(gòu)或特點所引起的物理反應(yīng)的變化,如光、熱、電等方面,達(dá)到對其進(jìn)行檢測的目的。無損檢測技術(shù)實際上一門跨學(xué)科的檢測技術(shù),他對于對象的檢測要依靠一些技術(shù),分析材料構(gòu)建內(nèi)部的物理變化,確定缺陷的存在,無損檢測的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段,已由無損檢查(NDI)經(jīng)無損檢測(NDT)、材料的無損表征(NDC)發(fā)展到無損評估(NDE)。
目前五大常規(guī)無損檢測方法有:射線檢測(RT)、超聲檢測(UT)、磁粉檢測(MT)、滲透檢測(PT)、渦流檢測(ECT)。
焊接,是一種特殊的物理冶金過程?,F(xiàn)代焊接無損檢測,主要是對焊接過程中,對影響焊接構(gòu)建質(zhì)量的因素進(jìn)行檢測。焊接過程中,影響焊接質(zhì)量的因素比較多,除了焊接工藝、焊接設(shè)備,還有冶金因素、殘余應(yīng)力的影響,使得焊接構(gòu)件產(chǎn)生不同程度、不同類型的缺陷,對其使用性能以至壽命產(chǎn)生不利的影響。
2 無損檢測技術(shù)在焊接裂紋檢測中的應(yīng)用
2.1 射線檢測(RT)
作為五大常規(guī)無損檢測方法之一的射線檢測(RT),在工業(yè)上有著非常廣泛的應(yīng)用。
工件局部區(qū)域存在缺陷,它將改變物體對射線的衰減,引起透射射線強度的變化,這樣采用一定的射線檢測方法,利用膠片感光,來檢測透射線強度,就可以判斷工件中是否存在缺陷以及缺陷的位置、大小。射線檢測由于有底片圖像,檢測結(jié)果比其他檢測方法顯示直觀,檢測結(jié)果可長期保存,檢測技術(shù)和檢測工作質(zhì)量可以自我監(jiān)督,適用于體積型缺陷。
目前有射線檢測常用的有:X射線和γ射線(Ir192、Se75、Co60等),射線檢測裂紋靈敏度較高的是X射線和γ射線(Se75)。
射線檢測影響裂紋檢出率的主要因素:開口寬度平;裂紋與射線束的角度β。檢出裂紋的能力主要取決于裂紋自身關(guān)鍵參數(shù)中的開口寬度W,以及裂紋與射線束的角度θ。裂紋的自身高度d和所使用的透照參數(shù)也是重要因素。一般來說,開口寬度小的裂紋在任何情況下均不大可能被檢出,除非是在很薄的試件中。開口寬度為0. 025mm數(shù)量級的裂紋可檢出的最大傾角為10°,這還取決于裂紋自身的尺寸和形狀。在使用γ射線檢測時需注意使入射的射線與裂紋方向保持平行;當(dāng)γ射線方向與裂紋傾抖時,會使裂紋影像變寬、顏色變淡;裂紋面與射線近乎垂直時、缺陷很難被檢剛出來“常見的焊接裂紋影像一般呈折線條或略帶據(jù)齒狀的細(xì)紋,輪廓分明,兩端尖細(xì)且顏色較淡,中間稍寬且顏色較深,有時出現(xiàn)樹枝狀影像,可在膠片上觀察焊接裂紋。由于X射線對人體有害,必須采取有效的安全保護措施。
2.2 超聲波檢測
超聲檢測(UT)也是五大常規(guī)無損檢測方法之一。超聲波傳播到金屬與缺陷的界面處時,就會全部或部分反射,接收器可對反射波進(jìn)行分析,就能異常精確地測出缺陷來,并且能顯示內(nèi)部缺陷的位置和大小,測定材料厚度等。
脈沖反射檢測法通常用于鍛件、焊縫等的檢測??砂l(fā)現(xiàn)工件內(nèi)部較小的裂紋、夾渣、縮孔、未焊透等缺欠。被檢測物要求形狀較簡單,并有一定的表面光潔度。
超聲檢測法的優(yōu)點是:穿透能力較大,對面積型缺陷如裂紋、夾層等,檢測靈敏度較高,并可測定缺陷的深度和相對大??;超聲檢測的適應(yīng)性強、對人體無害、適合于戶內(nèi)外環(huán)境作業(yè)。缺點是:不易檢查形狀復(fù)雜的工件,要求被檢查表面有一定的光潔度,并需有耦合劑充填滿探頭和被檢查表面之間的空隙,以保證充分的聲耦合。對于有些粗晶粒的鑄件和焊縫,因超聲波在材料中傳播時受金屬組織體積(特別是晶拉大?。┑挠绊懞艽螅桩a(chǎn)生雜亂反射波而較難應(yīng)用,不適用于檢測焊縫存在各向異性、組織粗大的奧氏體不銹鋼焊接件。超聲檢測對檢驗人員要求較高,須有一定經(jīng)驗的人員來進(jìn)行操作和評定檢測結(jié)果。
2.3 磁粉檢測(MT)
磁粉檢測主要應(yīng)用于檢測鐵磁性材料和工件表面或近表面裂紋。其具有敏感度高、方便操作等優(yōu)點,但是隨著材料內(nèi)部缺陷的的深度增加,敏感度發(fā)生變化。對于材料檢出率降低。因此,磁粉檢測技術(shù),若是應(yīng)用于特厚的鋼板,或是焊接性能較差的鋼種,焊接過程中應(yīng)該多次檢驗,以保證焊接的每一層都沒有裂紋等問題。另外,為了保證檢測質(zhì)量,在進(jìn)行磁粉檢測前,要確保檢測區(qū)域的清潔,對焊縫區(qū)、熱影響區(qū)的表面污垢等,使用干粉或者清洗液進(jìn)行處理,避免這些污垢對檢測結(jié)果造成影響,清洗后等焊縫干燥在進(jìn)行磁粉檢測。
2.4 滲透檢測(PT)
區(qū)別于磁粉檢測,滲透檢測的范圍,不僅僅局限于焊接件的表面開口裂紋,其滲透性可以對其他材料如奧氏體鋼等進(jìn)行檢測。滲透檢測技術(shù)同樣具有靈敏度高、操作簡便等優(yōu)點,但是其滲透性的使用,要求其在檢測前在被檢測材料的表面涂抹滲透劑。值得注意的是,滲透劑涂抹過程要均勻,這樣才能保證檢測效果的準(zhǔn)確無誤差,滲透劑的涂抹一般選擇刷涂法或噴罐法,在刷涂前首先要確保材料表面清潔,沒有污漬。涂抹均勻之后,等待滲透劑滲入,針對不同的材料、涂抹方式以及滲透劑的種類、溫度等,滲透時間不盡相同,適當(dāng)一般在一小時以上,才能保證檢測效果。另外,要根據(jù)實際情況,適當(dāng)?shù)恼{(diào)整滲透時間。比如,在外界溫度較低的情況下,適當(dāng)延長滲透時間,外界溫度如果比較高,滲透時間的調(diào)整相對較短的間隔。(如:NB/T47013.5中規(guī)定:滲透劑的溫度和工件表面溫度應(yīng)該在5℃~50℃的溫度范圍,在10℃~50℃的溫度條件下,滲透劑持續(xù)時間一般不應(yīng)少于10min;在5℃~10℃的溫度條件下,滲透劑持續(xù)時間一般不應(yīng)少于20min或者按照說明書進(jìn)行操作。當(dāng)溫度條件不能滿足上述條件時,應(yīng)進(jìn)行非標(biāo)準(zhǔn)溫度的對比試驗。)干燥時間通常為5min~10min。焊縫檢測推薦的顯像時間一般不小于10min,且不大于60min。滲透檢測的特點決定了它具有檢測結(jié)果較為直觀的優(yōu)勢。其不足之處在于,材料表面的粗糙度往往影響滲透,從而對缺陷的檢出率難以把握。
2.5 渦流檢測(ECT)
渦流檢測,顧名思義,就是采用多頻渦流或脈沖渦流對材料進(jìn)行檢測。渦流檢測具有其他檢測技術(shù)所不具備的優(yōu)勢,即檢測過程不用去除表面涂層。但是渦流檢測要求探頭垂直于被檢工件,才能保證檢測結(jié)果不被其他信號干擾,然而實際檢測過程不能完全做到這一點,所以檢測結(jié)果往往存在誤差。除此之外,焊縫表面高低不平和熱影響區(qū)表面的不清潔等,都容易對絕對式探頭的磁導(dǎo)率產(chǎn)生影響。但是隨著技術(shù)的發(fā)展,科研技術(shù)逐漸克服探頭不垂直甚至搖擺對檢測結(jié)果的影響,研發(fā)出基于復(fù)平面分析的金屬材料焊縫渦流檢測技術(shù),使得渦流檢測技術(shù)應(yīng)用到多方面。
2.6 無損檢測新技術(shù)
無損檢測新技術(shù)指的是最新研發(fā)的用于焊接檢驗的紅外熱波、激光全息和微波檢測技術(shù)。這三種技術(shù)可以針對不同的焊接材料、不同的焊接類型進(jìn)行針對性的檢驗。比如,紅外熱波技術(shù)用于焊縫表面垂直并完全閉合的裂紋進(jìn)行檢測;激光全息干涉測量技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛,技術(shù)更加先進(jìn),它的檢測過程完全避免了探頭于焊接零件的接觸,并且打破了其他幾種檢測技術(shù)的局限性,對構(gòu)件表面的粗糙度、缺陷的深度、構(gòu)件的形狀等完全沒有要求,檢測結(jié)果不受這些因素的影響,結(jié)果準(zhǔn)確率高。目前,激光全息技術(shù)已應(yīng)用于印制電路板內(nèi)的焊接接頭、壓力容器焊縫質(zhì)量的檢測。微波檢測,顧名思義,以微波為載體,對焊接材料進(jìn)行檢測。微波在檢驗結(jié)果、檢驗的范圍上擴大了,它除了用來定位工件內(nèi)的裂紋,還可以測定裂紋的尺寸。以上三種技術(shù),是目前應(yīng)用最為廣泛的無損檢測技術(shù),并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,客觀因素、條件等對檢測技術(shù)的影響越來越小,科研人員甚至可以打破各項技術(shù)的局限性,對多種檢測技術(shù)進(jìn)行融合,實現(xiàn)優(yōu)勢互補。
3 結(jié)束語
除了上述幾種檢測方法技術(shù)以外,其他檢測技術(shù)還包括:聲發(fā)射檢測(AE)、衍射時差法超聲檢測(TOFD)、漏磁檢測(MFL)等。這些檢測技術(shù)方法都有各自的優(yōu)勢與不足,因此檢測技術(shù)的使用過程中,要注意方法,盡量針對不同的焊接材料、焊接設(shè)備選擇合適的檢測技術(shù),例如,超聲波方法不適用于檢測焊縫存在各向異性、組織粗大的奧氏體不銹鋼焊接件,會對檢測結(jié)果有一定的影響;滲透檢測在檢測前要對材料表面的進(jìn)行清洗等。endprint