无损检测技术在焊接领域中的应用

无损检测技术在焊接领域中的应用

王野

中国石油天然气第六建设有限公司辽宁省抚顺市113006

摘要：随着我国科学技术的不断进步和发展，在焊接领域之中普遍性地应用了无损检测技术，如：射线无损检测技术、超声波检测技术、全息探测检测技术等，这些无损检测技术相较于传统的检测技术而言，具有无可比拟的优势和特点，可以较好地应用于机械焊接结构、金属材料的焊接之中，确保焊接结构的安全性、准确性和完整性，确保机械的稳定运行，全面提升检测效率和质量。

关键词：无损检测技术；焊接；应用

随着我国焊接工艺技术的不断提升和发展，无损检测技术替代了传统的检测技术，它普遍应用于机械焊接结构和金属材料的焊接实践之中，如：射线无损检测技术、超声波检测及全息探测检测等技术，实现对相关零部件的加热处理，较好地优化的机械的焊接流程，避免了金属材料在焊接过程中的热劣化损伤问题，较好地实现了对焊接金属材料的良好检测和评价，确保机械稳定可靠运行。

一、无损检测技术在机械焊接结构中应用的重要性分析

1、提升检测的先进性

在对机械焊接结构的检测技术应用之中，传统的检测技术缺乏对机械焊接结构的实际了解和掌握，主要是依赖于传统的检测经验进行操作，难免会对机械焊接结构带来极大的损坏，导致机械焊接结构的无谓损失。而采用无损检测技术，则可以利用其快速便捷的优势特点，实现对机械焊接结构的检测，较好地保证机械焊接结构的安全可靠应用，提升机械焊接结构使用的科学性和先进性。

2、降低机械焊接设备的成本

在机械焊接结构之中，实际使用中的机械设备处于长时间的运行状态，难免造成机械设备的磨损和消耗，为了更好地减少机械设备的磨损和消耗，确保机械焊接的良好应用，可以将无损检测技术应用于机械焊接设备之中，对机械焊接设备运行过程中出现的问题进行及时的处理，较好地降低机械焊接设备的维修和保养成本。

二、机械焊接结构存在的缺陷分析

1、外部缺陷

在机械焊接结构之中，无须借助于仪器就可以实施检测的缺陷主要表现为咬边、焊瘤、烧穿等外部缺陷，具体来说，它们的缺陷形态为：（1）咬边缺陷。这是在对机械设备进行焊接操作的过程中，在沿着机械焊缝操作时会在母线的周边产生凹陷或沟槽的现象和问题。（2）焊瘤缺陷。这是在焊接操作的过程中缺乏足够的加热，出现沿着焊缝根部流出液态金属的现象，当这些液态金属冷却之后即成为了金属瘤。（3）烧穿缺陷。这是在焊接操作中产生的熔深较厚而使熔化的金属液经由焊缝处流出，形成烧穿缺陷。

2、内部缺陷

需要借助于检测仪器探测机械焊接结构中的缺陷，即为内部缺陷，它主要包括有气孔、夹渣、裂纹等缺陷，其中：（1）气孔。是在机械焊接操作的过程中，出现熔池中的液体无法完全流出而残余在焊缝中的现象。（2）夹渣。它主要是掺杂在焊缝中的一种现象。（3）裂纹。它主要是在新的界面之中由焊缝中的原子结合生成的缝隙。

3、微观缺陷

由于外在的诸多因素会影响和干扰机械结构的焊接过程，导致热循环不够均匀，出现过热、过烧、偏析等现象和问题，无法保证机械结构的正常运行。具体来说，这些微观缺陷主要表现形态为：（1）过热。它是在焊接技术与机械焊接结构不相契合的状态之下，在高温环境之中出现微观粒子过于粗大的现象。（2）过烧。这是在高温的环境和条件之下，晶界会出现过热而氧化、熔化的现象。（3）偏析。在循环受热的条件和环境之下，机械焊接结构内部的成分会向某一方向进行集聚，导致出现偏析的缺陷和问题。

三、无损检测技术在焊接领域中的应用分析

1、射线无损检测技术在机械焊接中的应用

在常规的无损检测技术之中，射线无损检测技术是应用最为普遍的一种检测方法，它主要应用于机械制造工艺的缺陷检验、厚度在线实时测量、机械制造结构尺寸测定等方面，尤其适用于密闭性较高的焊接结构之中，具有较宽的检测动态范围、图象灰度等级、检测灵敏度和空间分辨率，并且可以不受制品几何形状、结构和材料的限制，全面实现了检测过程自动化。它主要是借助于射线原理，通过激光照射、扫描检测等方式获悉焊接结构。随着新型元器件封装的快速发展，涌现出更多的不可见的焊点缺陷，这就对射线无损检测技术提出更大的挑战，为此，X射线焊点无损检测技术呈现出快速发展的态势，它将射线无损检测技术与计算机图像处理技术充分结合，实现对SMA上的焊点的检测，具有极高的分辨率，可以实时有效地发现故障，并对焊点进行定性和定量的分析，它主要包括有基于2D图像的X射线检测、基于2D图像且有OVHM的X射线检测、3DX射线检测等，具体来说：

（1）基于2D图像的X射线检测。它是在对X射线管施加高压的条件下，生成X射线，投射于需要检测的PCB之上，放大并投射于CCD成像器之上，并转化为可见的光影像。由于不同材料吸收的X射线不同，则会在CCD成像器上显示出灰度不同的图像，如：焊点中的铅元素则会显示出灰度较大的焊点图像；玻璃纤维、铜、硅等元素则较少吸收X射线，显示出较低灰度的图像。由此，可以通过适当调整X射线管的电压、电流等相关参数，获得清晰、准确的焊点信息，经由计算机图形处理技术，可以较好地检测PCB上的焊点，并达到极高的分辨率。其检测原理如下图所示：

（2）基于2D图像且有OVHM的X射线检测。它是采用自带抽真空的开放式X射线管，并采用数控成像器倾斜旋转方式，可以获得极高的分辨率和较高的放大倍数，可以较好地检测μBGA及IC内部连线，并提升焊点缺陷的准确检测率。

（3）3DX射线检测。它主要是借助于扫描束X射线分层照相技术，全方位地旋转具有多焦点移动的射线管和成像器，显示某一特定高度上的焊点图像信息，再运用计算机图形处理技术获取立体三维影像信息，测量焊点的三维尺寸、焊锡量等相关数据，较好地提升焊接缺陷的准确性。但是，该方法为了适应在线使用的自动化要求，其图像分辨率较低。如下图所示：

3DX射线成像原理示意图

2、超声波检测方法在焊接领域的应用

超声波检测方法是通过机械振动声波的方式，来实现对机械焊接结构的检测，在机械探头的作用下传送大约20000Hz的超声波，使之在同一均匀介质中进行恒速直线传播，通过对超声波反应出来的数据进行系统分析，较好地获悉机械焊接结构中的缺陷。

3、渗透检测技术在焊接领域的应用

它主要是在机械焊接结构的表面涂抹渗透液的方式，较好地显示出机械焊接结构表面的缺陷，如：微裂缝、微型孔洞等，较好地反映出缺陷具体的位置，具有较高的检测准确率。然而这一技术不适用于机械焊接结构内部表面完好的情形。

4、新型检测技术在焊接领域中的应用

全息探测检测方法是在激光、射线和声学全息成像的原理之下，立体检测机械焊接结构内部的焊点位置，如：可以运用激光全息检测印刷电路板钎焊的缺陷，具有较高的成功检测率。另外还有微波检测新技术，它是以微波为载体，实现对各种材料、构件的无损检测和材质评定，并且可以检测工件内的裂纹尺寸。

综上所述，无损检测技术随着科学技术的进步不断发展，成为了机械焊接中的重要和关键性技术，在焊接工艺不断优化、内部缺陷不断减少的状态下，可以选取科学合理的无损检测技术和方法，全面检测机械焊接结构中的缺陷。

参考文献：

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