摘要：焊接体在使用过程中可能会导致部件易受到自然或是非自然损害，再加上焊接残余应力对结构本身的影响，可能会导致结构承载能力下降，影响机械的正常稳定运行。基于此，本文对机械工程中的焊接无损检测技术进行阐述，希望能对我国焊接技术人员有一定的根本性帮助。
关键词：无损检测；方法；机械焊接结构
无损检测是一门跨学科的技术，其特点是在不破坏构件材质和性能的条件下检测构件的特征质量。也就是通过分析构件内部异常和缺陷所引起的热、声、光、电、磁和振动等反应的变化，确定缺陷的存在，评价缺陷的特征及其危害程度。无损检测的发展经历了三个阶段，已由无损检查(NDI)经无损检测(NDT)、材料的无损表征(NIX；)发展到无损评估(NDE)。无损表征是指用无损伤的方法对材料的化学成分、组织结构、力学性能、弥散的不连续性和缺陷群等特征作出表述。虽然目前大多称为无损检测，但实际上，现代无损检测内涵已从NDI，NDT和NDC逐渐演变到NDE。无损评估不但包含无损检测，还包含对构件的安全性及寿命进行综合评价等更广泛的内容。
焊接是一个特殊的物理冶金过程，影响焊接构件质量的因素很多，如焊接工艺与设备的偏差、残余应力和冶金因素的影响以及接头组织与性能的不均匀等都可能在焊接构件中产生不同程度、不同类型的缺陷，对其使用性能以至寿命产生不利的影响。因此，现代焊接无损检测内容包括焊接缺陷、构件成分和残余应力状态的检验以及组织、性能及焊接过程的监控
l 焊接缺陷检测及缺陷类型的识别
1.1 焊接接头表面及近表面缺陷的检测磁粉、涡流、渗透及电位差检测常用于检测表面及近表面缺陷。其中磁粉检测主要用于检测焊件的裂纹、熔化不全、咬边及未焊透等缺陷，在操作上比射线检测简单，在细密裂纹与表面缺陷的检测方面优于射线和超声波检测。磁粉检测对焊件表面有较高的要求，表面过于粗糙将影响检测结果的准确性，磁粉检测的最大不足是仅限于检测磁性材料。涡流法可检测焊件表面的缺陷、裂纹、气孔和晶间腐蚀，速度快、灵敏度高、操作简单。目前，涡流检测已成功用于判断焊缝是否有缺陷及缺陷位置，但在缺陷特征(形状、大小和媒质性质)识别方面尚有一定难度。这主要是由于涡流信号包含复杂的变量关系。近年来，随着现代信号处理技术及涡流传感技术的发展，涡流检测的应用范围也在不断扩大，不仅可用于管材探伤，还可用于焊缝类复杂背景噪声工件的探伤，以及非磁性金属构件的检测及评价。并且在涡流检测信号的处理方面也有了较大进展。
1.2 焊接接头内部缺陷的检测
射线和超声检测是焊缝质量检测中广泛采用的重要无损检测技术。射线检测能有效检测焊缝的气孔、裂纹、咬边、未焊透、沙眼和夹渣等内部缺陷。该方法是利用X射线穿透金属时产生的射线图来检测金属内部结构的，通过胶片可以留下永久性的检测记录。胶片不仅能够定性地显示焊缝缺陷，还可测出缺陷尺寸。射线检测速度快，可进行灵活的实时检测。但是，射线对人体有害，检测时须采取有效的安全防护措施。超声检测是利用焊件中的缺陷对超声波的反射进行缺陷检测的，检测灵敏度高、速度快、成本低、设备简单，可用于检测各种材料的缺陷，并能确定缺陷的深度。对构件的检测厚度及缺陷位置不限，可以检测射线无法达到的接头部位，尤其适于检测亚表面层叠结构。超声C扫描成像可以提供焊接缺陷在不同深度层面上的二维声学图像，由此得到缺陷的形状、位置、分布和取向等信息。结合计算机及信号处理技术，超声检测可探测出其它常规无损检测方法不能测出的缺陷。例如，在摩擦焊和扩散焊等固相焊接头中，易出现小面积和弱结合等焊接缺陷，将导致接头的力学性能成倍下降。但是，对于这类危害极大的焊接缺陷，常规的无损检测方法无能为力。陈建忠和唐伟等利用超声波检测与信号处理方法，成功地从大的背景噪声中提取出弱结合缺陷超声波反射信号，有效、准确地检测出了摩擦焊接头中的弱结合缺陷。
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1.3 焊接缺陷类型的识别
焊接缺陷有气孔、夹渣、裂纹、未熔合和未焊透等，按其形状不同可分为平面型缺陷和体积型缺陷，其中，裂纹和未熔合、未焊透属于平面型缺陷，气孔和夹渣属于体积型缺陷。缺陷的类型是判断缺陷对构件危害程度的重要因素。蔡红生等采用超声横波单、串列探头波幅比较法研究了焊缝中缺陷类型的超声识别，该研究在实验基础上验证了单探头和串列探头回波波幅与缺陷类型之间的对应关系，并提出了串列探头之间距离和串列探头探测盲区的计算方法。梁玉红等将神经网络技术用于涡流检测信号的处理，根据缺陷特征与涡流阻抗图形具有对应关系这一特点，采用学习矢量量化(Learning Vector Quatization，LVQ)神经网络对金属材料缺陷的涡流检测信号参数进行模式分类，达到很好的缺陷分类识别结果。刚铁等在焊接缺陷的超声波检测中采用神经网络方法对缺陷的超声波回波进行多值域、多特征分析，提高了缺陷模式识别的精度和可靠性，实现了气孔、裂纹和未焊透三种焊接缺陷的模式识别和分类
2 机械工程中焊接结构的无损检测技术分析
2.1 射线检测技术
机械工程焊接结构的无损检测技术当中，射线检测技术是十分重要的一种类型，其方法是借助X 射线或γ 射线对工件进行照射，采用专业成像设备进行信号呈现；然后分析信号具体表现特征，同时参考显示信号在不同焊接区域的情况来进行详细的评估，从而能较好的了解焊接结构所存在的缺陷，而射线检测是较为理想、可靠的一种方式。
2.2 超声波检测技术
在焊接结构无损检测中超声波检测技术也时常得到应用，这种检测技术主要是对机械当中焊接结构的质量进行评估，根据其介质情况，按照超声波传播特点来对内部情况进行分析。目前这种超声波检测技术有高度灵敏性，在众多焊接结构当中十分适用，在成本上也有一定的优势。但是超声波检测技术对于使用人员有较高的要求，同时由于普通超声波检测不存在可记录性，对检测结果的可追溯性难以控制。
2.3 全息探测无损检测技术
全息技术在现代社会当中蓬勃发展，不断成熟。其技术在焊接结构无损检测当中有一定的积极作用。通过利用声学、射线以及激光等进行全息成像技术的过程中，可以让人们更加准确了解机械焊接结构当中所存在的缺陷，便于缺陷分析，这对于提高焊接操作精准度有一定的作用。因此，该项技术目前是业内以及相关学者进行技术研发和创新的一项重点，该项技术的存在能进一步解决我国机械焊接结构当中更加棘手的问题。
2.4 金属磁记忆检测技术
在机械工程焊接过程中，其中最为重要的一项技术是金属磁记忆检测技术，金属磁记忆检测技术主要针对的是磁场变形的问题，金属磁记忆检测技术的应用不仅解决了焊接表面存在的问题，而且也解决了焊接结构内部所存在的问题，并针对这些问题进行检测。此外，经济的发展推动了该行业技术领域进步，随着仪器的不断推陈出新，也让此种检测方式变得多种多样。
参考文献：
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[2]张元良,张洪潮,赵嘉旭,周志民,王金龙.高端机械装备再制造无损检测综述[J].机械工程学报,2013,49(07):80-90.
作者简介：谢军涛（1982.05-），男，山东潍坊人，山东理工大学，本科，单位：山东矿机华能装备制造有限公司。
论文作者:谢军涛
论文发表刊物:《电力设备》2019年第23期
论文发表时间:2020/4/13
标签：缺陷论文; 射线论文; 检测技术论文; 涡流论文; 超声波论文; 结构论文; 构件论文; 《电力设备》2019年第23期论文;