谈谈焊缝缺陷检验中的无损检测技术

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1、谈谈焊缝缺陷检验中的无损检测技术　　摘要：焊缝结构的特殊性决定了焊缝无损检测方法上的局限性，迄今为止，每种无损检测方法都存在各自的不足和优点。本文对焊缝缺陷检验中的无损检测技术进行具体分析。　　关键词：焊缝检测；CR技术；DR技术；TOFD技术；超声导波技术　　焊接结构的质量状况对于特种设备的安全服役至关重要，由于忽视焊接产品质量造成的事故屡见不鲜，而焊接结构的无损检测技术在现代工业检测领域中有着举足轻重的意义。现阶段主要检测方法是胶片照相法，其高消耗、低效率的特点迫使人们对焊缝无损检测方法提出新的思路。　　1焊缝无损检测新技术　　1.1CR和DR技术　　计算机辅助射线照

2、相技术（CR）和数字射线照相技术（DR）是近年来随着计算机技术的进步而发展起来的新型焊缝无损检测技术。CR技术是将影像板作为图像载体，再经过读片机阅读图像信息，并通过数据连接线与电脑相连，实现图像的数字化处理与存储。九十年代，柏林BAM公司利用图像处理和神经网络技术，实现了对焊缝底片X射线中的裂纹缺陷的识别。随后，日本冈山科技大学利用模糊推理的方法实现了焊缝X射线底片图像的计算机自动识别。DR技术完全不同于CR技术，拍出来的图像直接在计算机上显示。国内的蔡建刚等人运用射线实时监测系统检测压力容器筒体的纵、环焊缝，并利用计算机控制筒体的位移、实现图像实时处理，大大降低了压力

3、容器焊缝检测的检测成本。　　1.2超声TOFD技术　　超声TOFD（timeofflightdiffraction）技术起源于上世纪70年代，到上世纪90年代，国外工业无损检测行业得到广泛应用。欧美日均提出了各自的行业标准，主要用于不同壁厚承压特种设备焊接接头的制造和在役检测。近年来，我国无损检测行业也对此技术大力发展。超声TOFD的原理是超声波衍射现象，检测时使用一对或多对宽声束探头，每对探头相对焊缝对称分布，声束覆盖检测区域，遇到缺陷时产生反射波和衍射波。探头同时接收反射波和衍射波，通过测量衍射波传播时间和利用三角方程，来确定出缺陷的尺寸和位置。TOFD检测焊缝技术的

4、优点有：实时成像，快速分析；检测效率高，缺陷高度测量精确；安全，方便。但对横向缺陷不敏感，且信号较弱。TOFD技术与超声反射法相比，一次检测范围大，对带有尖端的缺陷（如裂纹）定位定量很精准，但对圆形缺陷（如气孔、夹渣）就没有反射波法来的准确，缺陷性质的精确判别需要经验丰富的分析人员。天津蓝海工程检测服务有限公司的彭伟等人在2011年经过实验后证明，在厚板平板焊缝检测中，TOFD技术在缺陷测长和定高精度方面对于RT检测有明显优势，但在表面缺陷检测有扫描盲区，可结合常规UT法检测。利用超声TOFD技术和脉冲回波法结合，可以弥补超声TOFD法在焊缝近表面和底面的检测盲区。　　1

5、.3超声导波技术　　超声导波技术是近年发展的无损检测新方法，一次扫描即可测量整个范围内的内外所有缺陷，相对于超声波检测，其传播远，速度快的优势是不可比拟的。超声导波检测在管道、铁轨等一维结构中的研究相对成熟，近年来国内外学者也开始关注导波在焊缝缺陷无损检测中的研究。英国帝国理工大学、美国宾夕法尼亚大学和国内的北京工业大学、浙江大学等单位的学者对此有比较深入的研究。目前焊缝导波检测仍主要靠板波的激励接收来实现，通常有电磁声技术、激光超声技术、相控阵聚焦技术等。　　1.3.1电磁超声（EMAT）技术　　导体在交变磁场和电场作用下产生涡流，如果这交变涡流又处于另一个恒定磁场中，

6、则构成涡流回路的质点将受到安培力的作用，这个效果是可逆的，这就形成电磁超声技术的原理。选择涡流和磁场的方向就可以确定导波的波形，目前电磁超声换能器能在导体中激励和接收兆赫级的横波、纵波和兰姆波。EMAT技术无需直接接触，不需要耦合剂，因此在高温容器检测中具有优势。但其由于非接触所造成的灵敏度对距离敏感，通常工作距离只有几毫米，又使得EMAT技术的应用受到限制。荷兰壳牌公司率先发明了利用EMAT传感器组件检查焊缝的方法，利用焊缝反射或透射的剪切波实现焊缝缺陷检查。美国innerspec公司的EMAT导波检测系统可以实现环焊缝的在线检测，满足API检测标准。　　1.3.2激光

7、超声技术　　利用激光器每隔一定时间向材料表面持续发射脉冲时材料受到的冲击性热激励，使材料表面产生热膨胀，表面振动即产生了声辐射。由于激光的能量集中，因而声源的直径非常小，可以近似为点状声源，在时间和空间上都有很高的分辨率。激光超声的最大的优势仍在于他的非接触性，易于在高温高压等恶劣环境下检测。激光超声接收技术主要有换能器法和光学法两种，换能器法灵敏度高，但不适合检测宽频的激光超声信号，而光学法可以很好的解决上述问题，因此光学法接收信号成为激光超声技术的一大趋势。　　1.3.3相控阵聚焦技术　　常规的超声波检测技术由一个压电晶片