摘要：焊接裂纹是焊接常见的缺陷之一，及时检出裂纹是保证焊接质量的前提。无损检测方法已经应用到制造业的许多领域。本文从常规无损检测和非常规无损检测两方面分析了焊接裂纹的无损检测方法，阐述了各种无损检测方法的原理与现状。比较了各种方法的优缺点，同时论述了各种方法的适用对象，并对裂纹无损检测技术进行了展望。
关键词：焊接裂纹；无损检测；方法
1前言
焊接技术是在加温、加压，或两者并用的条件下，利用原子/分子间结合，使焊接材料（焊条或焊丝）与2块或2块以上的母材（待焊接的工件），连接成一体的操作方法，在制造领域中广泛应用。焊接质量的优劣直接关系到设备和人身的安全，因此必须重视对焊接产品的质量检测，其中无损检测是检测焊接缺陷的一种先进方法。
2焊接裂纹分类及危害
焊件中的裂纹可能在焊接过程中、焊后或使用过程中产生。根据裂纹的外观和所在位置可分为纵向裂纹、横向裂纹、火口裂纹、焊趾裂纹和焊道下裂纹等。根据裂纹的形成温度和条件分为热裂纹和冷裂纹，其中热裂纹一般与空气相通，表面常被氧化而变色，纵向裂纹、横向裂纹和火口裂纹都属于热裂纹；冷裂纹在较低温度下形成，裂纹表面未被氧化，所以一般是光亮的，焊趾裂纹和焊道下裂纹都属于冷裂纹。
在焊制过程中，由于存在焊接工艺与设备条件的偏差、残余应力状态和冶金因素变化以及结构材料与尺寸的差异等，往往会在焊缝中产生热裂纹。此时发现的超标缺陷一般都要进行返修，同一位置的缺陷返修次数与裂纹的发生率几乎呈比例上升。在服役过程中，焊接件有的经受高温、高压或兼有介质腐蚀的环境，有的承受疲劳、冲击及辐照等恶劣工况，因此会引发材质恶化、应力变动并产生冷裂纹。如英国1962-1978年间统计的20000个高质量容器中曾发生229起事故，其中因裂纹引起的为216起，占事故总数的94.3%。在216起裂纹引发的事故中，因漏检引起的有63起，占事故总数的29%。
3裂纹常规无损检测
3.1超声检测
超声检测利用超声波的透射和反射进行检测，可以较灵敏地测出裂纹，并显示出裂纹的位置和大小以及材料厚度等。但是，超声波对于粗糙、形状不规则、或非均质材料难以检查，如组织粗大的奥氏体不锈钢焊接件，对裂纹的定性和定量也很难准确判断。另一方面仪器探头、检测人员、检测对象等诸多因素，以及超声检测的不直观性，使得超声检测在质量控制上受到限制。超声波的新技术超声波相控技术可获得整体检测图像，检测灵活性好，速度快。超声衍射检测技术可靠性好，定量精度高，检测效率高，能有效检测出裂纹的增长。
3.2射线检测
射线检测利用有穿透能力的射线来扫描待检工件，并根据待检工件透射后的强度值的差异来判定待检工件内部是否含有裂纹。射线检测的常见的焊接裂纹影像是：两端颜色浅中间颜色深，两端尖细中间稍宽，一般呈折线条或略带锯齿状的细纹，有时出现树枝状影像。射线检测方法检测图像信息结果直观可见，定量、定位也相对方便，几乎没有材料和形状的限制。但是此种方法也存在着设备比较复杂、成本较高、检测需要双面法检测等缺点。对于体积缺陷，射线检测灵敏程度比较高，平面缺陷灵敏度低，当裂纹与射线方向不完全平行时不易检测。最后射线检测过程当中存在安全隐患，需要注重各种射线的防护。
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3.3磁粉检测
磁粉检测是利用裂纹处产生的漏磁场与表面涂有的磁粉相互作用，促使磁力线的分布发生改变，从而显示出裂纹的检测方法。磁粉表面检测主要是利用磁粉在工件表面所形成的磁痕来判断裂纹情况。磁粉法显示直观，灵敏度高，可以用于检测工件表面和近表面裂纹，但是很难定量裂纹的深度。在进行磁粉检测之前，应对被检测对象的表面进行清洁处理。
3.4涡流检测
涡流检测基于电磁感应原理，缺陷的情况根据电磁场与被检试件相互作用产生的涡流来判断。当试件表面或近表面存在裂纹时，由于裂纹电阻较大，会扭曲电涡流的流向，电涡流将朝着裂纹的边缘或底部偏转，从而影响试件周围的感应磁场的分布，通过观察磁场分布的变化就可以检测是否存在传统涡流检测存在一定不足。近年来，随着计算机技术和微电子学的发展及各种信号处理技术的采用，涡流检测技术出现了很大进步。新技术阵列涡流检测可实现纵向长裂纹和多层结构非表面裂纹的检测，脉冲涡流检测能实现金属近表面裂纹深度与大小的快速定量分析。
3.5渗透检测
渗透检测法是利用毛细吸收原理来检测试件是否存在裂纹的。从渗透检测显示的痕迹特征可以判断出不同的焊接裂纹。热裂纹呈现曲折的波浪状或锯齿状的细条纹，冷裂纹呈现较直的细条纹，火口裂纹呈现出星状或锯齿状条纹。渗透检测具有以下优点：工作原理简单；应用对象广，可检测磁粉检测法无法检测的奥氏体钢和有色金属；检测图像效果不受裂纹方向的限制；设备简单、操作方便及成本低。缺点是：渗透检测只能检测开口及其表面裂纹；检测效果灵敏度受人为因素明显，检测精度比其他方法低；对被测试件表面的粗糙程度及检测环境有一定要求；检测时需要按照工艺步骤操作。
4裂纹无损检测技术展望
分析国内外现状，裂纹无损检测方法很多，且各有特点。裂纹的定性定量分析依然是未来研究的重点。学科交叉及多种检测方法结合，可以达到更好的检测效果。如将超声法和红外法结合的超声红外锁相法能够准确地检测试件裂纹；将图像处理技术和射线检测相结合，可观察到更清晰的裂纹图像。总之，不断改进并结合各种无损检测技术，融合多个学科，充分发挥各自的优势，可使无损检测技术在焊接领域中得到更多的发展与应用。
5结束语
渗透检测和射线检测等常规无损检测技术对焊接工件中较大的裂纹缺陷都能进行有效地检测，但在结果显示、准确度等方面存在不足，对残余应力的推挤形成的无间隙裂纹和普通的细微裂纹检出率很低。随着各种常规无损检测技术的不断改进，结合无损检测新技术的研究与应用，各项无损检测技术相互融合、取长补短，充分发挥各自的优势，可使无损检测技术在焊接领域中得到更多的应用和发展
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论文作者:刘玉良
论文发表刊物:《基层建设》2017年第24期
论文发表时间:2017/11/29
标签：裂纹论文; 射线论文; 涡流论文; 表面论文; 检测技术论文; 工件论文; 超声论文; 《基层建设》2017年第24期论文;