超声无损检测技术在金属材料焊接中的应用研究

王曼娜

（天津市产品质量监督检测技术研究院检测技术研究中心，天津 300232）

超声无损检测技术是一种现代较为新型的金属材料探伤检测技术，其能够利用在金属材料内部形成声波，同时不会损伤金属材料本身。超声无损检测技术的目的是确保金属材料焊接后的稳定性，同时实现精准检测。在检测时，其他检测技术会对材料本身造成一定的损害，例如通过取样检测，需要采集一定的材料部分作为检测的对象，而检测过程是不可逆的损伤。超声无损检测技术的出现正好解决了检测与保护的矛盾问题，最大程度地将检测的主要目的与其副作用进行调和。在金属材料焊接中，超声无损检测技术的应用具有重要的现实意义[1]。

1 超声检测概述

超声检测法，又被称作为脉冲反射法超声检测，其技术核心在于使用超声波在介质内部传播，当出现介质变化，便会产生全反射或部分反射。超声检测法的常用场景：超声检测法可以有效确定焊接头内部的缺陷，对接触面性质缺陷检出率很高，可以确定缺陷的空间位置，穿透能力强，在实际使用中，面对100 mm 以上的大厚度零部件进行检测时，可以有效定位缺陷。

对于超声无损检测工作，其工序流程主要有：

（1）确定对应的检测标准以及相关的质量控制文件；

（2）相关工作接受监管，对应人员资格齐全；

（3）对检测器材与设备进行校准，确保设备运行稳定；

（4）进行现场检测工作，并完成检测过程中的数据记录；

（5）对检测获取到的数据进行评估；

（6）检测实施人员填写检测报告与评定反馈单；

（7）管理人员完成对检测数据以及相关资料的整理；

（8）对工程现场的相关质量状况以及存在问题进行归纳；

（9）施工人员在接到对应的质量反馈单后，需要根据对应的内容完成返修工作；

（10）对相应检测位置进行反复检测。

2 超声无损检测技术应用优势与局限性

2.1 应用优势

超声无损检测技术在金属焊接中的应用优势主要有以下几个方面：

第一，无损。超声无损检测技术的应用是利用超声波的传播特性来完成被检测对象的检测工作，对超声波在进入被检测对象以后发生的传播方向改变进行分析，以此确定被检测对象的质量缺陷。超声无损检测技术的应用不会对被检测试件造成任何的损伤[2-5]。

第二，准确性高。超声无损检测技术在检测金属焊接质量的过程中，可以达到100%的检测精确度，具有很高的检测可靠性。是目前使用最为广泛的金属焊接检测技术。另外，超声无损检测技术具有很强的穿透力，可以对体积比较大、厚度比较厚的金属焊接试件进行检测，而且可以对被检测试件的质量缺陷进行准确的定位。

第三，操作简单。超声无损检测的设备十分轻便，可以随用随取，并且检测操作简单、检测速度快，检测过程中不会对周围的生产环境造成任何影响。同时，超声无损检测的成本很低，具有很好经济性。

2.2 应用局限性

虽然超声无损检测技术已经十分成熟，并且广泛的被应用到金属材料的焊接检测工作中。但是，超声无损检测技术在实际的应用中依然有一定的局限性。首先，超声无损检测技术的应用必须要有明确的检测目的，只有先对金属材料焊接的质量问题进行准确的定量和定性，才能利用超声无损检测技术对其进行相应的检测，盲目的检测经常无法得到准确的结果，并且影响检测效率。其次，超声无损检测技术对于一些形状复杂的金属材料焊接试件，检测的结果往往得不到有效的保证，例如不规则的立体金属加工试件等。超声无损检测技术在对这类金属焊接试件进行检测的时候，超声波的传播会受到试件不规则形状的影响，影响超声波的正常传播，从而造成检测结果失准的问题。最后，金属材料的晶粒度等固有属性会对超声无损检测的结果造成一定的影响，并且部分超声无损检测的结果不直观，不适合检测金属材料焊接试件的部分缺陷位置等，对于金属材料焊接质量的评价价值不是很高。

3 超声无损检测技术在金属材料焊接中的实际应用

3.1 对金属材料的材质缺陷进行检测

金属焊接的操作主体是金属材料，金属材料自身的材质问题对金属焊接的质量和焊接完成后的金属构件使用性能都会造成直接影响。为此，在对金属材料进行焊接操作之前，相关的技术人员可以使用超声无损检测技术对需要进行焊接操作的金属材料的材质先进行有效的探伤检测。通过超声无损检测可以对金属材料的材质质量有一个清晰的了解，保证其材质质量能够满足金属材料焊接的工艺要求，满足金属焊接构件的使用性能，同时根据金属材料材质的质量不同选用合适的金属焊接工艺，以此提高金属焊接的操作效率以及焊接质量。超声无损检测技术在检测金属材料的材质缺陷过程中，主要需要对金属材料的均匀性和内部缺陷进行检测。如果发现金属材料的材质存在一定的不均匀性，在对其进行金属焊接的时候，就需要适当的增加焊料，以此保证金属材料焊接口处的衔接程度，以免出现焊漏或者衔接不良的问题。市场上，部分金属材料供应商为了获得更大的经济利益，会将一些质量不合格的金属材料销售给加工企业，导致加工后的金属构件使用性能下降，无法满足用户的使用需求，对加工企业的声誉造成严重影响。而超声无损检测技术的应用，则可以对金属材料的材质进行全面的检测，保证其质量合格，能够达到相关的使用要求，让部分存在侥幸心理的不法供应商没有可乘之机。

3.2 对金属焊接中存在的焊接缺陷进行检测

金属材料在经过焊接以后，由于金属材料自身材质问题和焊接工艺问题的影响，或多或少都会有一定数量的金属焊接构件出现焊接质量问题，存在一定的宏观缺陷问题或者微观缺陷问题，影响金属焊接的质量。其中，金属材料焊接过程中出现的宏观缺陷问题，主要是金属材料发生了物理方面的变化，例如金属材料的表面平整度问题或者厚度问题等，都会对金属材料的焊接质量造成一定的不良影响。尤其是一些熔点比较低的金属材料在高温加热以及外部环境温度的作用下，会发生不同程度的熔化现象，从而导致金属材料的厚度出现不均匀的问题。

金属材料的焊接过程中需要使用焊料进行相应的操作，焊料在使用的过程中可能会顺着金属材料的焊缝向下流动，并且附着在金属材料的表面上，也会造成金属材料的厚度出现变化。所以，为了对这些金属材料焊接过程中发生的细小变化进行有效的检测，就需要检测工作人员使用超声无损检测技术对金属表面的平整度和金属材料的焊接厚度等焊接质量问题进行检测，以此保证金属焊接的质量[6]。

通常金属材料的微观缺陷很难被检测出来，并且无法通过肉眼或者检测工具进行直接的检测。这时，就需要根据检测项目的不同选择合适的超声无损检测方法，对金属材料的微观缺陷进行细致的检测，以此保证金属焊接的质量。金属材料焊接中所出现的微观缺陷在不同的用途和使用中具有不同的要求，对于一些对整体性和完整性要求较高的工程而言，金属材料焊接的微观缺陷可以忽略不计，但是对于一些对金属构件的精密性要求较高的工程而言，金属材料焊接的微观缺陷就显得十分重要，这个时候就可以凸显出超声无损检测的重要性，其不会对金属材料的外观和特性等造成影响，还可以更好的发现金属材料的焊接微观缺陷。

4 超声无损检测过程中的质量控制

4.1 检测要素的质量控制

在进行超声无损检测过程中，需要对可能影响检测质量的各项要素进行有效控制。首先就要对参与检测工作的人员进行资质审核，检测实施人员需要有着成熟的检测操作能力，可熟练使用相关设备。同时，需要有一定的实际工作经验。二者，对于相应的检测设备也要确保其质量，需要使用我国相关机构规定的检测设备来完成检测工作。其次，检测对应的时机需要有效把控，在检测过程中需要对相关数据进行有效记录。再次，对工艺卡的利用需要有严格控制，使其对校准工作有着充分影响力。此外，实际检测过程中，对于检测技术需要有着足够的保障，需要在相关规定范围内进行。最后，相关检测人员在无损检测实施过程中，需要对检测过程进行有效控制，参照工艺卡对检测数据进行实时反馈。

4.2 检测过程中的质量控制

（1）检测实施前。金属材料焊接的无损检测工作，需要对检测流程的实施质量进行有效保障。在实施检测工作前，相关人员需要进行充分的学习，掌握灵活的检测技能，对所需要使用的设备要有着足够的技巧与熟练度。管理部门需要确定每一个检测人员的工作细则与相关任务，对可能出现的意外状况有着足够的控制，完成对工作人员专业性以及工艺卡使用技巧的培训工作[7]。

（2）检测实施中，实施无损检测的工作人员在进行检测工作时，需要严格遵照相关规定，以规定的工艺说明来完成对应的检测工作，检测时需要实时进行数据记录与存储备份，严格对照工艺卡相关参数。质量监督人员需要在检测实施人员进行检测时，保持工作跟踪，对其检测进度与质量进行充分控制，强化在检测工作时对人员的管理工作，注重其工作能力与责任意识。

（3）检测后。在使用超声检测法完成金属材料焊接的焊接质量检测工作后，相关人员需要完成对检测后的质量控制工作，对检测完成后的相关数据进行综合对比，对检测时所形成的检测结果进行认真核查，找出其中可能存在的任何焊接质量问题，确保金属材料在长期使用中稳定与可靠。同时，为了避免检测遗漏并找到那些在检测时未发现问题，需要进行定期化的复检工作。

5 结束语

综上所述，超声无损检测技术在金属材料焊接的质量检测上发挥出其重要价值。其依靠自身的优势逐渐取代传统的检测技术，但在应用无损检测技术过程中，还应根据实际情况选择合适的检测方法，如针对不同的物体属性，在选取探头时要保证能扫到所有的焊接部位，针对超声检测本身存在的检测盲区等局限性，应通过反复实验与研究提升其检测的精准度，以发挥其最大化作用。