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            技術研究

            三大無損檢測技術 保障焊接質量

            發布時間: 2018-01-31 22:00   3670 次瀏覽

            無損檢測技術

            許多無損檢測技術已經被用于工業領域,來確保生產加工過程的穩定性等

              
            圖片來源:Olympus
              
              無損檢測技術(NDT),即非破壞性檢測技術,是一類能夠在不破壞待測樣品原來的狀態、化學性質的前提下,獲取與該待測物的品質有關的內容、性質或成分等物理、化學信息的技術。
              
              無損檢測技術根據不同的原理又可以細分為許多不同的檢測技術;其中許多技術都已經被用于工業領域,來確保生產加工過程的穩定性等。較為常見的三種無損檢測技術——超聲檢測、渦流檢測以及X射線熒光檢測都能用于(甚至結合使用)制造業中,通過對材料的表面及近表面等處的裂紋及其他類型缺陷進行檢測,以確保使用合格的材料。
              
              超聲檢測技術
              超聲檢測
                手持式超聲波探傷儀正用于焊接處的裂紋、空隙等缺陷分析
              
              圖片來源:Olympus
              
              超聲檢測技術(UT),是一類非常古老,同時應用也較為廣泛的無損檢測技術;這種技術從20世紀中期開始***被人們所采用。超聲檢測技術利用高頻聲波脈沖檢測出材料中隱藏的裂紋、孔洞等內部不連續處;可檢測材料包括金屬、塑料、陶瓷以及復合材料等。
              
              超聲探傷儀一般體積較小,屬于以微處理器為基礎的儀器,攜帶方便,能夠用于較多領域內。一套完整的超聲波檢測體系包括一個脈沖發生器/接收器、一個換能器和一個顯示器。脈沖發生器產生高壓電脈沖,并被換能器轉換成高頻率超聲能量。材料中的缺陷或者不連續處反射出來的信號通過換能器轉換為電信號,經過放大和處理,傳送到顯示器上。接收到的信號信息能夠用于計算缺陷的位置、尺寸和取向等。
              
              超聲波檢測技術能夠用于厚度測量方面,也能用于材料的力學性能和晶體結構的測定方面。
              
              焊接質量檢測即是超聲檢測技術常見的工業應用之一;檢測流程大致為:
              
              一個訓練有素,且掌握一定聲波傳遞知識的操作員,參照一定的國家標準或行業標準等,嚴格按照步驟操作,能夠很快得到特定的回波模式,并且需要將這些得到的回波模式與完整材料中的回波模式進行比較,通過這些比較,操作人員能夠******檢測出該試樣的缺陷情況。在制造業領域中,金屬焊接、塑料焊接以及大多數類型的膠黏劑都能利用這種技術進行檢測。
              

              渦流檢測

            無損檢測技術

              
              渦流檢測技術適用于檢測表面缺陷
              
              圖片來源:網絡
              
              渦流檢測技術(EC),是一種基于磁性原理之上的技術;該技術廣泛應用于航空航天領域以及其他一些需要對較薄金屬進行檢測的制造領域中。
              
              除了能夠檢測出金屬薄片、金屬管及其他制造零件中的缺陷,渦流檢測技術還能夠用于某些金屬的厚度測量等方面;例如確定飛機飛行器外殼下的腐蝕情況,測量電導率,檢測熱處理效應以及測量某些絕緣涂層的厚度,例如導電基板上的涂料等。
              
              渦流檢測技術是建立在電磁感應科學基礎之上,主要是采用電磁場檢測金屬制品表面和次表面上的缺陷。電磁感應科學是在19世紀中期發展而來,在19世紀后期,人們發現將線圈與具有不同電導率的金屬接觸時得到的實驗數據會發生改變。在19世紀50年代到60年代,渦流技術逐漸成了一種廣泛應用于核能和航空工業領域的新興技術。
              
              在渦流檢測技術中,將通電線圈放置在待檢測金屬樣品附近,金屬樣品內會感應出渦流。與不含有缺陷的同種金屬制品進行對比,測試制品中若存在缺陷或者結構發生改變都會導致渦流變化。因為渦流的分布和大小,除與線圈的形狀和尺寸、電流的大小和頻率等有關外,還取決于試件的電導率、磁導率、形狀和尺寸、與線圈的距離以及表面有無裂紋缺陷等。因而,在保持其他因素相對不變的條件下,用一探測線圈測量渦流所引起的磁場變化,可推知試件中渦流的大小和相位變化,進而獲得有關電導率、缺陷、材質狀況和其他物理量(如形狀、尺寸等)的變化或缺陷存在等信息。
              
              渦流檢測通常能夠在幾秒鐘內完成,這使得它易于整合到生產線中,并且,此過程不需要用到耦合劑,檢測之前也不需要對樣品進行預清洗工作。
              
              由于渦流檢測技術適用于檢測表面缺陷,因此,該技術理想的應用之一即是用于檢測焊接結構;尤其是那些受周期性負載,可能會在關鍵焊接處發生疲勞裂紋擴展的焊接件。
              
              在過去,當某焊縫被懷疑可能存在缺陷時,通常需要對該焊接件進行剝離清洗,然后利用磁粉檢測或者滲透檢測技術檢測其表面是否存在缺陷;這些技術檢測成本相對較高,并且需要對測試樣品進行前處理和后處理;此外,磁粉檢測技術并不適用于一些非鐵素體材料,例如金屬鋁和不銹鋼等。如今,渦流檢測技術利用結合差動線圈和雙頻率技術的特制焊接檢測探針,能夠實現快速焊接質量檢測。
              
              X射線熒光檢測
              超聲檢測
              手持式X射線熒光光譜儀用于焊接處的成分分析
              
              圖片來源:Olympus
              
              X射線熒光檢測技術(XRF),是建立在待測物質與X射線相互作用的基礎之上,X射線屬于一種短波長、高能粒子束的電磁輻射;當一束初級X射線輻射到某物質,它會在原子水平上激發元素,引起電子躍遷。在電子躍遷發生時,每種元素都有其特征二級熒光X射線,這使得人們能夠根據這種特征射線識別出該物質的元素組成。
              
              與其他技術不同,X射線熒光技術能夠提供金屬材料及其合金材料的定性和定量表征。該技術可廣泛用于材料鑒別、合金分級、質量控制、采礦和地質學、貴金屬篩分、環境安全等眾多方面。
              
              在焊接質量檢測方面,手持式X射線熒光光譜儀可以用來確保焊接材料的質量符合規范要求。由于焊接棒料上通常有一層助焊劑涂層,因此正確的檢測操作應該是先確定熔池的位置,然后在這個位置利用X射線熒光光譜儀進行分析。
              
              此外,X射線熒光檢測技術可以用來對焊接處進行成分分析以及識別沉積的焊接材料等。
              
              焊縫的無損檢測是質量控制過程中非常重要的一部分;上面提及的幾種檢測技術雖然各有優缺點,但若將其中幾種聯合使用時,它們將能夠對材料及焊接質量進行完整、全面的評估。
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