试论机械工程中焊接无损检测技术.pdf
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1、中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期:2023 年 12 月 23 日 作者简介:田鑫(1971-),男,汉族,辽宁沈阳人,本科学历,济南佳宸装饰安装有限公司,助工。-87-试论机械工程中焊接无损检测技术 田 鑫 济南佳宸装饰安装有限公司,山东 济南 250000 摘要:摘要:在机械工程领域,焊接作为一种最常见的连接方式,对于提高设备制造质量至关重要。为保证产品性能和安全,焊接无损检测技术应运而生,焊接无损检测技术主要包括 X 射线、超声波、渗透等多种方法,利用这些方法进行焊口状态检测,实现在不破坏材料组织的情况下,避免因焊接缺陷导致的重大事故。随着人们对设备安全、寿命、可靠性要求的提高,焊
2、接无损检测技术在机械工程中的应用愈发重要,因此,进行相关技术的研究和发展成为刻不容缓的任务。关键词:关键词:机械工程;焊接结构;无损检测;超声波;射线检测 中图分类号:中图分类号:TG441.7 0 引言 焊接技术是一种通过对特定部件进行加热或加压处理,并在特定条件下使用适当的填充材料,以实现工件高密度结合的方法。在现代机械设备中,焊接作为一种有效的连接方式,被广泛地应用于生产生活各个领域,由于工序的技术特点和焊接体在使用过程中的自然或非自然损伤,再加上焊接残余对结构本身的潜在影响,容易导致结构的承载能力降低,从而影响机械的稳定运行,焊接无损检测技术的有效应用,能及时发现焊接缺陷,从而促进机械
3、质量的提升。下文对此进行简要阐述。1 机械工程焊接结构缺陷分析(1)裂纹 焊接结构中的裂纹缺陷是一种最常遇到且具有很大危害性的缺陷,裂纹产生的原因众多,如热应力作用、氢致延迟开裂、焊接残余应力、组织间界不光滑等,裂纹缺陷对焊接结构性能有很大影响,如降低疲劳强度、刚度和振动性能。裂纹由于结构内不连续因素容易在焊接过程中形成,并在承受非均匀应力的运行期内逐渐扩展。一旦裂纹扩展至某一临界尺寸,焊接结构的载荷承载能力将骤然减弱,裂纹缺陷还可能导致材料的破断,进一步使结构失效,从而影响到工程运营的安全性。在焊接结构中,可能出现多种类型的裂纹缺陷,如热裂纹、冷裂纹、氢致开裂等,不同类型的裂纹缘和裂纹方向可
4、能在疲劳时表现出不同的扩展速率,从而对结构寿命产生影响。裂纹的产生需要仔细检测和评估,有些深度较浅的裂纹可能在某些合适条件下不致使焊接结构失效,但随着载荷作用及时长的增加,裂纹可能逐渐扩展至使结构失效。1(2)孔洞 孔洞缺陷是焊接结构中较为常见的问题,可细分为气泡、包气孔和夹杂物等,这些缺陷的产生与熔融池中气体的溶解、析出以及排放过程紧密相关,同时还受到焊材气体反应和熔池状态等因素影响。孔洞缺陷会对焊接强度和刚度产生不利影响,可能导致焊缝金属受到疲劳或剪切力的作用。由于焊缝内孔洞的分布不均,局部气孔可能引发焊缝整体性能的下降,夹杂物形成的缺陷会导致金属间原子连接非均匀,从而降低焊接结构的整体性
5、能和使用寿命。为了确保焊接结构的可靠性和持久性,应对焊接过程中的各种因素进行严密监控,确保气体在熔融池中的行为稳定、焊材气体反应与熔池状态得以有效控制,从而减缓孔洞缺陷对焊接结构的影响。2(3)缺焊 焊接缺陷是指在焊接过程中所发生的一系列不良现象,包括欠焊、焊接不牢固、熔合不完全、穿透不足等,这些现象均会导致焊缝无法充分承受设计所需的载荷,并严重影响焊接部件的整体强度和刚度。焊接缺陷的产生可能与诸如焊接工艺参数选取不恰当、焊工技术水平、焊接设备问题等多种因素相互关联。焊接缺陷的存在使得焊缝易于在承载过程中出现腐蚀、断裂或破裂的情况,进而降低了焊接结构的安全性能和可靠稳定性。为克服这一问题,有必
6、要在焊接前制定合理的焊接工艺规范,提高工人技能水平,确保焊接设备的精度和稳定性等方面进行优化,包括通中国科技期刊数据库 工业 A-88-过氩弧焊、激光焊、电子束焊等先进焊接技术,来实现高质量的焊接。在实际应用中,对焊接缺陷的检测和评价至关重要,以保障结构组件在运行中的安全与稳定。(4)热影响区缺陷 在焊接过程中,热量输入会对焊缝附近的金属产生一定程度的温度梯度,导致位于焊接区域的热影响区(HAZ)内的金属组织及其物理性能发生变化。如晶粒粗大、马氏体相变和热裂纹等缺陷,对焊接构件的机械性能造成不良影响。对于高强度钢及铝合金等高要求材料,受热影响区的材料性能显著降低,强度、耐磨性及抗疲劳能力减弱,
7、加速了其失效风险。此外,在高刚度脆性区域容易出现多裂纹现象,也可能导致焊结构损坏。热影响区缺陷不仅影响结构的可靠性,而且在使用过程中会增加失效的可能性,从而降低了焊接件的稳定性和安全性。2 机械工程中焊接无损检测技术的应用优势(1)安全性提升 传统的焊接检测方法往往带有一定的破坏性,可能导致结构的微小损伤,并在以后的使用中发展成很难预测的隐患。而焊接无损检测技术的应用,彻底克服了传统方法在检测过程中造成的二次破坏问题。通过现代物理、化学和数学的前沿技术方法,NDT 结合专业图像处理技术和数字信号处理技术,对焊缝内部形态、裂纹、气孔、夹杂等瑕疵缺陷作出准确分析判断。当前阶段,无损检测已经广泛应用
8、于汽车、船舶、航空航天、核电、石油天然气等众多领域,有效避免了因焊接缺陷导致的安全事故,提高了工艺制造质量和产品可靠性。(2)效率提升 焊接无损检测技术的普及与应用也为工程进程带来了显著的提升,相较于用人工方式对焊接质量进行验收、检验,无损检测技术在检测速度、准确性方面具有显著优势。各类无损检测方法依据应用场景的需求,可选用 X 射线、超声波、磁粉、渗透等技术,以高效的方式解决传统手段所存在的审查低效、监测范围有局限性等问题。精确的检测结果在短时间内生成,使得生产者可及时监控质量状况,对照实时数据进行调整;同时缩短了产品的制造周期,降低了生产成本,且新一代的自动化无损检测设备可实现高度集成,为
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