金属材料焊接中超声无损检测技术的应用

张立杰

（四川建筑职业技术学院，四川 德阳 618000）

超声无损检测在现代化工业的许多产品当中都有着极强的应用价值，进而全面提升现代工业生产活动的社会效益和经济效益。现阶段，许多工业产品都是由金属材料所制成的，这些产品几乎都需要进行大量的金属焊接处理。因此焊接水平的高低，与产品的质量有着直接的关系。同时在信息技术蓬勃发展的大背景下，人们能够在检测过程中对超声回波信号进行快速的处理和分析，使超声无损检测技术的性能得到了进一步的优化[1]。如何通过技术手段的不断改进，使超声无损检测技术的使用价值最大化，是目前国内外相关研究人员所要去探究的重点问题。

1 超声无损检测技术简介

超声无损检测技术是一种精细化的检测技术。超声波在介质当中传输的过程中会携带一些通过声学性能进行表征的不同类型信息。这样我们就可以依照这些特定的信息来对金属焊接过程中产生的各类问题进行分析，进而对金属焊接的问题进行修复[2]。超声波传输的速度受到介质材料的温度、组织均匀程度以及应力作用的影响，会呈现不同的波形。一般情况下，在固态介质当中，介质的温度越高，超声波传播的速度就越低，同时应力作用对传播速度也会产生一定量的影响，另外材料的均匀程度会对超声波的传播能力造成一定的影响，根据这些变量因素的分析，我们可以精确找出金属焊接材料当中所出现的各种类型问题，也是超声无损检测技术检测精确度和深入度的重要保证。

2 超声无损检测技术的应用价值

超声无损检测技术在金属焊接材料当中的应用价值主要体现在三个方面：第一个方面是全面检测金属材料的内部缺陷。金属材料在焊接的过程中受到外部因素的影响较大，经常会导致金属材料出现各种各样的内部缺陷，造成焊接接头部分的性能不足。可以说金属材料内部的完整性是保证焊接结构稳定的基础性因素。通过超声无损检测技术，工作人员可以对材料的内部缺陷进行细致的检测分析，在第一时间确定金属材料的内部是否存在裂痕、气孔、夹渣以及焊接力度不足等问题，使金属材料的内部性能得到最大限度的提升；第二个方面是防止金属材料在焊接的过程中出现宏观缺陷。金属材料在焊接的过程中，会有少量的液态金属顺着焊接缝流入到母体材料当中，这样一来在焊接工作完成之后，金属材料当中就会出现形状和大小不规则的金属瘤，对金属焊接材料的美观性和整体质量造成非常棒严重的影响。尤其在一些规格比较大的金属焊接部件上，一些小的金属瘤通过肉眼很难察觉，是金属焊接材料的一大质量隐患。现阶段通过超声无损检测技术的应用，能够在最短的时间内对金属焊接材料的厚度进行细致的检测，从而找出在焊接过程中产生的金属瘤，提升金属焊接材料的整体性能；第三个方面是防止金属材料在焊接的过程中出现微观缺陷，一些特殊用途的金属焊接材料对精确度有着非常高的要求，在焊接现场由于各类因素的影响，经常会出现焊接工艺达不到标准的现象。例如焊接的温度过高、焊接面出现氧化等问题。通过超声无损检测技术和数据分析系统，能够对金属材料焊接工作当中所涉及的各项指标进行实时检测，进而以最快的速度找出焊接过程中出现的微观缺陷。

3 超声无损检测技术的常用方法

（1）直接接触法。直接接触法是利用超声无损检测技术检测金属材料焊接问题的基础性方法，在目前的工业生产活动中应用范围最广。该方法的基本原理是借助于耦合技术，使超声波探头与金属焊接表面进行直接接触，将超声波射入到不同介质的交界面处，之后根据反馈波形的不同来检测焊接处的问题。使用该种方法需要注意的是，为保证探头实现超声波的有效接收和发射，防止声能在检测过程中全部被反射，在检测工作开始之前需要将接触层上的空气排净。从目前的检测流程上来看，多数生产企业都会在探头和检测面之间涂上一层耦合剂，这样能够充分排净空气，使检测结果更加准确可靠。另外在检测工作开始之前，还要注意检查焊接表面是否足够平滑、焊接面的平行度是否符合标准以及耦合剂的性能是否满足相关要求。如果焊接表面的平滑程度不够，那么在检测之前就需要通过相应的手段对表面进行清理打磨，保证检测结果的准确性。耦合剂的主要作用是使超声波在金属当中更好的传递，因此在耦合剂的选取上工作人员应当重点考量耦合剂的高声阻抗能力，并且不能对金属产生腐蚀作用。

（2）液体浸润法。液体浸润法的基本工作原理是使探头发射的超声波经过一定厚度的耦合液面之后，使其与液体表面的交界处形成声波反射，进而获取检测结果。在这个过程中，声能在耦合液的保护下，绝大部分都会进入到焊接部位当中，最大限度的避免了声能的浪费。如果焊接部位存在缺陷的话，在缺陷部位就会产生明显的声波反射现象，同时另一部分声能在传播到焊接地面时会发生反射。液体浸润法当中的探头与焊接表面不发生直接接触，这样就使得超声波在发射和接收过程中具有极高的稳定性，继而提升检测的效率。

4 电磁超声无损检测技术的应用

在温度较高或较低的检测环境当中，对超声波检测的干扰因素也会随之增多，并且在这种特殊环境下，往往都需要使用非接触式检测，在这种情况下电磁超声无损检测技术受到了越来越多业内人士的重视。电磁超声无损检测技术与传统超声无损检测技术的最大区别就在于超声传感器对超声波的激发手段。传统的超声无损检测技术是通过压电晶片来激发超声波的，超声波在压电晶片当中产生，之后通过液体耦合剂的保护作用传递到待检测焊接处中。而电磁超声无损检测技术是通过EMAT线圈和涡流磁场的作用，进而产生出一种洛伦兹力，利用这种电磁耦合的原理来激励和接收超声波。电磁超声无损检测技术能够提升探头的扫描能力，实现非接触式检测，尤其在高温或低温环境下，耦合剂会发生挥发现象，电磁超声无损检测技术能够忽视这些干扰因素，对测量误差进行最大限度的排除。

5 总结

在工业生产检测技术和信息技术的共同推动下，超声无损检测技术在金属焊接材料当中的应用越来越深入。通过超声无损检测技术的合理运用，能够解决工业生产过程中的诸多难题，使金属工业生产得到纵深化的发展。在本文中笔者结合目前的应用现状，对超声无损检测技术的具体方法进行了详细的论述分析，并对电磁超声无损检测技术进行了介绍，望相关部门及工作人员能够结合检测的实际情况，进行有效借鉴和应用。