焊接质量的超声波无损检测

张旭

摘要：飞机部附件修理中，对焊接质量要求十分严格。超声波无损探伤检测具有检测距离大、检测装置小、便于携带以及检测成本低等特点，因此超声波无损检测得到了广泛应用。

关键词：超声波  无损探伤检测  焊缝

对飞机部附件进行修理时，需要工作人员具有较高的焊接水平，并采用合适的焊接技术，有效解决附件焊接时出现的问题，包括裂缝、晶界开裂等。为提升附件的焊接质量，焊接人员应采用无损检测技术，以快速高质量地检测不同型号的附件。

1 超声波探伤的运行方式和操作技术

对附件焊接质量进行检测时，借助超声波原理，将不同频率的声波发送到检测位置。检测位置反弹声波后，会接收到不同振动信号的声波，并根据声学原理判断附件结构内存在的质量问题。检测过程中，由压电晶片发出超声波，附件受超声波作用后，自身结构内部存在的缺陷会将超声波形成反射波，将反射波以脉冲的形式出现在检测设备上。此时，检测人员可根据脉冲波形确定附件内存在缺陷的位置和规格。

目前，以超声波为原理研制的检测技术可分为四种。第一，穿透法。借助设备发出的脉冲波，形成持续的传播信号作用在附件上，附件将传播信号转换成能量，工作人员根据能量的变化确定附件内的缺陷位置和规格。使用穿透法对附件进行检测时，工作人员将两个探头放置在设备和附件上作为信号发射设备和信号接收设备。第二，脉冲反射法。工作人员通过产生的发射波检测附件存在的缺陷。

检测过程以缺陷回波法为主，工作人员通过仪器即可获得相关信息。第三，共振法。通过共振法会在附件的内部形成声波，声波半波长为附件厚度整数倍时，仪器会显示信号产生的共振频率，以此确定附件内存在缺陷的位置和规格。第四，TOFD法。使用该方法，工作人员使用多个探头将产生的声波营造成一个检测环境，将附件放置在该环境内，若附件结构内存在缺陷，会产生反射声波和衍射波。

工作人员计算反射时间，并按照三角方程原理确定附件内缺陷的位置和规格。现阶段，在飞机附件检测过程中，通常会使用脉冲发射法。

2 常见缺陷波形和预防措施

2.1 气孔缺陷的波形和预防措施

若附件出现单气孔缺陷，此时缺陷位置产生的波形具有高度低、单缝且稳定性良好等特点。在检测单气孔缺陷时，需要固定探头位置，并保证每个角度的探测方向都能获得相同大小的发射波。若出现多个且密集的气孔缺陷时，不同大小的气孔会出现不同高度的发射波。此时将探头进行定点旋转时，反射波会出现规律性的波动情况。

引发附件出现气孔缺陷的主要原因有三个方而。第一，工作人员使用未能充分烘干的焊接材料，且在焊接时出现药皮脱落、焊芯锈蚀等情况。出现上述情况时，多数是由于工作人员未能精准控制焊接电流，导致电弧增长。第二，使用波动变化较大的电压。第三，使用气体对焊接过程进行保护时，保护气体纯度较低。

为避免附件焊接时出现气孔缺陷，工作人员应实施以下预防措施。第一，使用未锈蚀且未出现药皮开裂或者剥落情况的焊条。若使用生锈的焊条，需要工作人员对焊条充分除锈。第二，工作人员应充分烘干使用的焊条，并严格清理焊条的两侧以及坡口等位置后才能进行焊接操作。第三，工作人员应严格控制焊接时使用的电流、电压，并保证焊接的速度符合焊接标准。

2.2 夹渣缺陷的波形和预防措施

附件焊接后出现点状夹渣缺陷时，此时进行超声波检测，产生的回波信号会出现较低的锯齿状波幅。此外，在主峰附近还会出现小峰，若平移探头，会使产生的波幅发生变化。

引发附件焊接产生夹渣的原因有：工作人员使用较小的电流，且电流通过速度较快，未能出现熔渣既完成焊接操作;工作人员未清理完成焊接的位置;使用的焊条与焊接材料接触后，山于成分不同出现化学反应，导致焊接位置出现夹渣。

对夹渣缺陷实施的预防措施包括：工作人员应保证电流的大小保持在稳定状态;适当提高焊接坡口角度;在焊接的准备阶段，严格清理坡口;根据焊接材料的性质，工作人员选择介适的焊条，并严格控制焊接速度。

2.3 未焊透缺陷的波形和预防措施

检测未焊透位置时，产生的反射波幅较为稳定。若信号的反射率高，会增大波形的浮动。附件在焊接时一旦出现未焊透缺陷，会成为附件出现损坏问题的突破口，进而造成附件的整体性遭到破坏。附件在焊接时由于坡口位置预留的空间较小，且工作人員未能控制焊接速度和使用的电流，将导致焊接位置出现未焊透缺陷。工作人员应增加坡口的预留空间，选择适合焊接的坡口角度，同时充分焊

接存在的间隙。

2.4 未熔合缺陷的波形和预防措施

对附件进行检测时，若平移探头，此时波形未出现较大的波动情况，而在多个角度检测时出现不同波幅的反射信号，证明附件存在未熔合缺陷。引发焊接出现未熔合的原因主要是工作人员未能清理干净坡口，且焊接速度较快。此外，工作人员未能精准控制焊接角度，同时未能将电流控制在稳定范围内，也会造成焊接出现未熔合。为预防焊接出现未熔合缺陷，工作人员既要控制好电流大小，保证焊接角度，还应彻底清理坡口。

2.5 裂纹缺陷的波形和预防措施

第一，热裂纹缺陷的波形和预防措施。引发焊接出现热裂纹缺陷的原因主要是熔池温度下降过快，此时焊缝整体受热发生变化，在热量作用下产生拉应力造成热裂纹缺陷。工作人员实施预防措施时应按照顺序进行焊接，并对焊接材料的偏折程度进行试验，以避免热裂缝缺陷的出现。第二，冷裂纹缺陷的波形和预防措施。焊接时出现冷裂纹，一方面是由于工作人员使用淬透性较高的焊接材料，导致材料在完成焊接后由于温度下降产生的拉力出现冷裂纹。另一方而，工作人员未能控制焊接速度，在过快的焊接速度下，使用的氢气滞留在焊缝中进而形成冷裂纹缺陷。工作人员实施预防措施时，应首先加热材料，完成焊接后逐渐降低温度。此外，有效处理缝隙中存在的氢，并且保证在正确的操作顺序下完成焊接工作，以保证焊接位置的应力满足使用标准。

3 结语

综上所述，对于附件焊接时产生的缺陷，既需要通过严格的检测处理存在的缺陷，由需要为避免缺陷再次出现，应实施有效的预防措施，以提升焊接质量。

参考文献

[1]罗海湘.关于钢结构探伤检测的探讨[J].城市建设理论研究（电子版），2012，（21）.