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三员无损检测大将 完美保障焊接质量
发布:kittyll   时间:2016/4/27 10:35:55   阅读:569 
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许多无损检测技术已经被用于工业领域,来确保生产加工过程的稳定性等
图片来源:Olympus
 
无损检测技术(NDT),即非破坏性检测技术,是一类能够在不破坏待测样品原来的状态、化学性质的前提下,获取与该待测物的品质有关的内容、性质或成分等物理、化学信息的技术。
 
无损检测技术根据不同的原理又可以细分为许多不同的检测技术;其中许多技术都已经被用于工业领域,来确保生产加工过程的稳定性等。较为常见的三种无损检测技术——超声检测、涡流检测以及X射线荧光检测都能用于(甚至结合使用)制造业中,通过对材料的表面及近表面等处的裂纹及其他类型缺陷进行检测,以确保最终使用合格的材料。
 
超声检测
 

手持式超声波探伤仪正用于焊接处的裂纹、空隙等缺陷分析
图片来源:Olympus
 
超声波检测技术(UT),是一类非常古老,同时应用也最为广泛的无损检测技术;这种技术从20世纪中期开始就被人们所采用。超声检测技术利用高频声波脉冲检测出材料中隐藏的裂纹、孔洞等内部不连续处;可检测材料包括金属、塑料、陶瓷以及复合材料等。
 
超声探伤仪一般体积较小,属于以微处理器为基础的仪器,携带方便,能够用于较多领域内。一套完整的超声波检测体系包括一个脉冲发生器/接收器、一个换能器和一个显示器。脉冲发生器产生高压电脉冲,并被换能器转换成高频率超声能量。材料中的缺陷或者不连续处反射出来的信号通过换能器转换为电信号,经过放大和处理,传送到显示器上。最终接收到的信号信息能够用于计算缺陷的位置、尺寸和取向等。
 
超声波检测技术能够用于厚度测量方面,也能用于材料的力学性能和晶体结构的测定方面。
 
焊接质量检测即是超声检测技术最常见的工业应用之一;检测流程大致为:
 
一个训练有素,且掌握一定声波传递知识的操作员,参照一定的国家标准或行业标准等,严格按照步骤操作,能够很快得到特定的回波模式,并且需要将这些得到的回波模式与完整材料中的回波模式进行比较,通过这些比较,操作人员能够准确检测出该试样的缺陷情况。在制造业领域中,金属焊接、塑料焊接以及大多数类型的胶黏剂都能利用这种技术进行检测。
 
涡流检测
 

涡流检测技术适用于检测表面缺陷
图片来源:网络
 
涡流检测技术(EC),是一种基于磁性原理之上的技术;该技术广泛应用于航空航天领域以及其他一些需要对较薄金属进行检测的制造领域中。
 
除了能够检测出金属薄片、金属管及其他制造零件中的缺陷,涡流检测技术还能够用于某些金属的厚度测量等方面;例如确定飞机飞行器外壳下的腐蚀情况,测量电导率,检测热处理效应以及测量某些绝缘涂层的厚度,例如导电基板上的涂料等。
 
涡流检测技术是建立在电磁感应科学基础之上,主要是采用电磁场检测金属制品表面和次表面上的缺陷。电磁感应科学是在19世纪中期发展而来,在19世纪后期,人们发现将线圈与具有不同电导率的金属接触时得到的实验数据会发生改变。在19世纪50年代到60年代,涡流技术逐渐成了一种广泛应用于核能和航空工业领域的新兴技术。
 
在涡流检测技术中,将通电线圈放置在待检测金属样品附近,金属样品内会感应出涡流。与不含有缺陷的同种金属制品进行对比,测试制品中若存在缺陷或者结构发生改变都会导致涡流变化。因为涡流的分布和大小,除与线圈的形状和尺寸、电流的大小和频率等有关外,还取决于试件的电导率、磁导率、形状和尺寸、与线圈的距离以及表面有无裂纹缺陷等。因而,在保持其他因素相对不变的条件下,用一探测线圈测量涡流所引起的磁场变化,可推知试件中涡流的大小和相位变化,进而获得有关电导率、缺陷、材质状况和其他物理量(如形状、尺寸等)的变化或缺陷存在等信息。
 
涡流检测通常能够在几秒钟内完成,这使得它易于整合到生产线中,并且,此过程不需要用到耦合剂,检测之前也不需要对样品进行预清洗工作。
 
由于涡流检测技术最适用于检测表面缺陷,因此,该技术最理想的应用之一即是用于检测焊接结构;尤其是那些受周期性负载,可能会在关键焊接处发生疲劳裂纹扩展的焊接件。
 
在过去,当某焊缝被怀疑可能存在缺陷时,通常需要对该焊接件进行剥离清洗,然后利用磁粉检测或者渗透检测技术检测其表面是否存在缺陷;这些技术检测成本相对较高,并且需要对测试样品进行前处理和后处理;此外,磁粉检测技术并不适用于一些非铁素体材料,例如金属铝和不锈钢等。如今,涡流检测技术利用结合差动线圈和双频率技术的特制焊接检测探针,能够实现快速焊接质量检测。
 
X射线荧光检测
 

手持式X射线荧光光谱仪用于焊接处的成分分析
图片来源:Olympus
 
X射线荧光检测技术(XRF),是建立在待测物质与X射线相互作用的基础之上,X射线属于一种短波长、高能粒子束的电磁辐射;当一束初级X射线辐射到某物质,它会在原子水平上激发元素,引起电子跃迁。在电子跃迁发生时,每种元素都有其特征二级荧光X射线,这使得人们能够根据这种特征射线识别出该物质的元素组成。
 
与其他技术不同,X射线荧光技术能够提供金属材料及其合金材料的定性和定量表征。该技术可广泛用于材料鉴别、合金分级、质量控制、采矿和地质学、贵金属筛分、环境安全等众多方面。
 
在焊接质量检测方面,手持式X射线荧光光谱仪可以用来确保焊接材料的质量符合规范要求。由于焊接棒料上通常有一层助焊剂涂层,因此正确的检测操作应该是先确定熔池的位置,然后在这个位置利用X射线荧光光谱仪进行分析。
 
此外,X射线荧光检测技术可以用来对焊接处进行成分分析以及识别沉积的焊接材料等。
 
焊缝的无损检测是质量控制过程中非常重要的一部分;上面提及的几种检测技术虽然各有优缺点,但若将其中几种联合使用时,它们将能够对材料及焊接质量进行最完整、全面的评估。


译自:qualitymag
来源:材料与测试
译者:vince

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