无损检测技术在机械焊接结构中的运用

徐 文

（武汉城市学院机电工程学部，湖北 武汉 430083）

随着工业生产技术不断发展及产业规模的逐步扩大，我国工业生产实现了长足的发展。机械焊接技术作为工业生产中的一项关键技术，其有着十分广阔的应用领域和发展前景，并且技术种类、形式得到不断发展完善。焊接技术主要指的是经由对工件提供热量传递或压力等外部能量，同时采用相应的填充材料，以将各成一体的零件结合成一体的技术。通过焊接技术制成的结构是工业生产领域十分常见的一种机械结构，并且主要可分为支架、筒体、桁架等类型，在交通、器械、航天航空等领域得到了广泛推广。比如，叉车车架即属于是由左右箱体、尾架等焊接而成的大型结构件，叉车的安全性、可靠性受叉车车架焊缝质量很大程度影响，由此对焊缝检测技术提出了十分严格的要求。经焊接技术制成的机械结构，受焊接技术工艺特征影响，往往会在结构整体性能、结构尺寸、精度方面出现不同程度的问题。比如，在焊接时，因为基体材料与焊接材料在组织成分、性能上存在一定差异，会致使焊接中出现热量传递不均匀情况，进而导致应力集中，引发焊接结构缺陷。倘若在焊接实践中出现焊接结构缺陷，不仅会对机械结构的承载能力造成不利影响，还会影响机械设备的使用年限，进一步影响机械工程额项目设计开展。因此，在机械焊接中，焊接质量优劣重要影响着机械系统的安全性、可靠性。为此，在机械焊接中，应提高对无损检测技术的有效认识，并基于对机械结构状态的全面分析，制定合理的检测方案，切实保证检测技术应用效果，为机械焊接结构安全性、可靠性提供有力保障。

1 无损检测技术在机械焊接结构中的运用优势

自20世纪引进我国以来，无损检测技术在我国得到了迅速发展，并逐渐发展成我国众多领域工程的重要检测手段，为我国小到基础建设，大到航空航天发展，都贡献了一份力，进一步推动了我国社会经济的稳步发展。有别于传统焊接检测技术，无损检测技术不会对机械焊接结构及焊接处表面构成破坏，在保证机械焊接结构完整的同时，还可提升检测技术运用效率，其对于机械焊接结构的保护、检测结果的准确性等方面，都是传统焊接检测技术所无法比拟的。无损检测技术在机械焊接结构中的运用优势，主要表现为以下几方面：

1.1 可提升机械焊接结构检测的科学性、稳定性

传统焊接检测技术由于缺乏对机械焊接结构科学性及其原理的有效掌握，更多是通过检测人员的检测经验，采用现有的检测工具开展检测。在该种检测模式下，不仅难以保证检测结果的准确性，往往还会对机械焊接结构造成不同程度的损坏，影响其焊接效果，进一步使得焊接结构可能会出现各式各样的问题及安全隐患。而无损检测技术凭借其操作便捷、技术先进、应用成本低等优势，不仅可极大水平提升机械焊接结构检测的准确性，还可实现对机械焊接结构的合理保护、处理，不会对焊接结构本身造成损坏，进而保障焊接结构后续应用的科学性、稳定性。

1.2 可合理防范安全风险，降低运行维护成本

当前机械化时代背景下，各式各样机械设备在众多行业领域得到广泛推广，其工作强度也呈现出不断提升的趋势，加之随着机械设备运行时间的不断增加，极易出现各种零部件的物理磨损及化学反应，进而造成设备老化致使引发各式各样的安全问题。针对这一情况，应在机械焊接结构中有效发挥无损检测技术的运用优势，对焊接工作开展全面及时的检测，以确保焊接过程的安全性、可靠性。无损检测技术操作便捷，不会对检测对象的使用性能构成影响，无损检测技术可适用于机械焊接结构的整个运行过程，包括对正在使用的机械焊接结构的检测。因而，无损检测技术尤为适用于对机械焊接结构焊接点进行定期检测，以此可有效及时发现其中存在的问题，并予以及时处理，保障机械焊接结构的运行质量、效率，在后续使用中有效防范安全风险，延长机械设备使用寿命，降低机械设备运行维护成本。

2 机械焊接结构中存在的缺陷分析

在生产实践中，焊接技术所形成焊接缺陷，依据形式的差异主要可分成宏观缺陷、内部缺陷以及微观缺陷等类型，不同类型的缺陷有着不同的特征、表现形式以及影响，具体而言：

2.1 机械焊接结构的宏观缺陷

作为机械焊接结构中存在的明显缺陷，宏观缺陷主要指的是无需借助外部专业检测工具开展检测，即可通过人为发现机械焊接结构中存在的问题，且主要包括有焊瘤、咬边、焊接穿孔等缺陷。其中，焊瘤主要指的是因为设备老化接触不良或者人为操作不当等问题使得在机械焊接时未能实现良好的加热效果，受加热不充分影响，造成焊接难以有效连接，同时溶液由旁边流出并在冷却后形成瘤状金属。咬边主要指的是人为操作不当使得焊道与基体材料连接位置出现深浅不规则的凹陷或沟槽，不仅会对机械焊接结构的美观度、焊接强度造成不利影响，更会引发其他一系列问题。焊接穿孔则指的是因为操作不当，在焊接时焊接工艺参数调节不合理出现焊接深度、力度过高，造成溶液从焊缝背面流出，进而引发焊接结构缺陷。

2.2 机械焊接结构的内部缺陷

内部缺陷作为机械焊接结构缺陷中十分常见的一种缺陷类型，一般出现于焊接结构内部。因为该种缺陷难以通过肉眼直接观察到，所以需要引入先进的检测设备及科学的检测方法进行检测，该种缺陷类型主要包括有气孔、夹渣、裂痕以及内部未熔合等。其中，气孔主要指的是在开展机械焊接过程中，因为焊接材料未充分融化，加之难以确保焊接点溶液平均分布引发的小气泡等问题。夹渣主要指的是焊接结束后，焊缝中存在有金属或非金属等不同类型的杂质。裂痕主要指的是焊接时，因为操作不合理致使焊接材料相互结合时原子结合破坏，进而造成焊接面出现明显的裂缝情况。内部未熔合主要指的是因为焊接热量不充分，使得两种金属材质之间未充分熔合在一起的情况。针对上述这些内部缺陷，一般需要引入光学、声学等技术开展分析，进而对缺陷的一系列特征及信息予以采集。

2.3 机械焊接结构的微观缺陷

微观缺陷不同于宏观缺陷，也需要利用检测设备开展专业检测方可发现问题，主要指的是在焊接期间受操作不当或温度等因素影响，使得焊接结构受热不均，进而造成微观结构及性能发生变化，出现焊接过热、焊接过烧、偏析等情况。其中，焊接过热主要指的是所采用的焊接技术与机械焊接结构应用不相符，致使工件受热严重，造成材料晶体组织遭到破坏的现象。焊接过烧主要指的是热量汇聚于工件某一部位时间过长，致使晶界发生氧化或者局部熔化的情况。偏析主要指的是焊接时因为设备问题及操作不当，使得焊接结构偏离，溶液偏向一方聚集的情况。对于微观缺陷类型的分析，通常难以保证工件的完整性，而需要对工件结构予以切割、解剖处理，然后借助检测设备对其组织性能开展检测分析。

3 无损检测技术在机械焊接结构中的运用实践

3.1 射线无损检测技术的运用实践

射线无损检测技术，主要指的是借助射线检测工件内外部性能的技术手段。该项技术检测原理在于基于不同射线穿透性及衰减程度的差异，将其投射于工件表面，以密度、厚度的不同达到检测的效果。比如，倘若检测对象密度偏大，一些射线的吸收量偏大，将会出现相对明显的衰减现象；而射线穿透空气时，空气吸收量明显降低，这一过程通过对底片的观察会发现较为明显的光感程度。射线无损检测技术在机械焊接结构中可实现良好的运用效果。在运用实践中，基于射线原理，通过激光照射及扫描检测对象的形式，以了解机械焊接结构，并对成像设备上的信号及数据信息等开展分析。因为机械焊接本身存在有各式各样的缺陷，由此会影响射线无损检测技术的应用效果，所以应对接焊接中对应的形状、数量、大小等信息数据开展检测，分析缺陷引发原因，以及对机械焊接结构的质量等级予以评定。射线无损检测技术通常运用于密闭性相对高的焊接结构，具体检查方法包括有电视成像法、电离法，可完成对机械焊接结构缺陷的自动检测，并可对缺陷结构面的形状、大小等信息数据开展全面分析。

3.2 超声检测技术的运用实践

在无损检测技术中，超声检测技术主要是运用穿透力较强的超声波以对设备开展检测。随着社会的不断发展及科学技术的飞速进步，各行各业对设备的性能及质量安全均提出了更为严格的要求，为适应社会发展要求，在计算机等先进科学技术的支持下，超声检测技术可适用于众多领域，尽管是针对一些复杂的环境，亦可运用超声检测技术开展检测，且获取的数据结果也较为便捷可靠。超声检测依托超声波震动及介质传播，可从多个方向采集能量，采集穿透于介质中的震动，并将震动转化成声波，然后声波于介质面中发生折射或者反射等一系列物理现象，最终完成对工件存在缺陷与否的检测。对于超声检测技术在机械焊接结构中的运用，主要是依托对超声波的运用，保证超声波于同一均匀介质中开展恒速直接传播，进而对超声波呈现的信息数据开展全面分析，以了解机械焊接结构中存在的缺陷问题。超声检测技术可实现对机械焊接结构中存在的缺陷问题的有效分析，凭借其准确性较好、检测速度较快、灵敏度较高等优势，在机械焊接结构中得到了广泛推广。但值得一提的是，对于一些复杂的施工环境，亦或在不规则机械结构检测中，超声波会遭到严重损耗，进而会影响设备接收信号的过程，进一步使得检测准确性降低。

3.3 磁粉检测技术的运用实践

磁粉检测技术主要是对磁场中磁化后的铁性质材料对应呈现的特征开展检测，检测期间，倘若特性的材料发生磁化反应，则磁感强度会出现一定提升，不过磁感主要出现于铁磁性材料中，所以不会出现吸附磁粉的情况，倘若焊缝表面存在缺陷，铁磁材料内部的磁感将会发生相应转变，在机械焊接结构表面出现磁粉，接着对磁粉开展一定的处理，使磁粉可更为直观被检测人员观察，这一运行过程即为磁粉检测技术。在对磁粉开展处理期间，通常运用的磁粉都具有荧光性的特征，如此一来可让检测人员在检测期间及时观察到磁粉反应。对于磁粉检测技术在机械焊接结构中的运用，其具有操作便捷、灵敏度较高、检测成本较低等优势，同时磁粉检测技术还具备较强的适应性，但凡是铁磁性材料，均可运用磁粉检测技术，并且对于一些相对隐秘的缺陷亦可开展精准检测。但磁粉检测技术也存在一些不足之处，对于奥氏体不锈钢、铝合金等材质机械焊接结构，则并不适宜运用磁粉检测技术开展检测。

3.4 渗透检测技术的运用实践

渗透检测技术，亦可称之为液体渗透检测技术，主要是依托毛细现象检测材料表面存在缺陷与否的一种无损检测技术。20世纪初，主要借助可实现渗透能力的煤油对机车零件裂缝进行检测，20世纪40年代，美国研发出了一种更为先进的荧光渗透液。如今，渗透检测技术主要应用于工件或者材料表面缺陷的检测，其有效摆脱了材料磁性的束缚，和磁粉检测技术相比得到了更为广泛的推广。渗透检测技术主要可运用于多种金属、非金属、磁性、非磁性材料及零件表面的缺陷检测中，除去表面多孔性材料之外，各种存在表面开口的材料都可运用渗透检测技术检测获取较为良好的检测结果。渗透检测技术操作相对简单，同时不需要投入过多的检测设备。所以，其在机械焊接结构中的运用，具有较为突出的成本优势，同时可直观呈现缺陷，可有效发现宽度在1微米以内的缺陷。在渗透检测技术运用实践中，检测对象不会受到组织结果、化学成分等因素的影响，并可实现对裂痕、气孔的一系列缺陷的有效检测。但渗透检测技术不适用于对粉末冶金工件及各种多孔材料的检测。

4 结束语

综上所述，无损检测技术在机械焊接结构中的运用，不仅使机械焊接结构检测具有科学性、稳定性，还可合理防范安全风险，降低运行维护成本。因此，在机械焊接结构检测中，检测人员应结合机械焊接结构，明确机械焊接结构存在的常见缺陷类型，推进对射线无损检测技术、超声检测技术、磁粉检测技术、渗透检测技术等无损检测技术的科学合理运用，为机械焊接结构运行的安全性、可靠性提供可靠支持。