超声相控阵在异种钢焊缝检测中的应用分析

超声相控阵在异种钢焊缝检测中的应用分析

龚春江

杭州力源发电设备有限公司， 浙江 杭州 310000

摘要：不管是对于哪种类型的产品，特别是工业产品，在进行实际生产的过程当中，整体结构的质量会对其使用的效率以及安全性产生直接的影响，而异种钢焊缝这能够对整体结构的安全性起到积极的影响作用，在进行焊接工作时，现场工作人员必须要对焊接的工作进行严格控制，避免因为质量的问题而导致严重的后果。异种钢焊缝具有形状不规则的特点，如果使用传统的超声波检测技术进行检测获得的数据不准确，但是使用超声相控阵的方式就能够获得准确的结果，因为它可以产生偏转以及聚焦的功能。本次研究通过实验的手段，对超声相控阵在异种钢焊缝中检测当中产生的价值进行探讨，并且对常见的超声反射回波进行分析。实验结果表明使用超声相控阵。

关键词：超声相控阵；异种钢焊缝；焊缝检测

随着社会的发展，各行业都朝着多元化的方向前进，各种设备以及材料的增加，使得材料与材料之间组合的应用概率不断的提升。特别是对于工业产品来说，刚才的对接以及联合更是常见。目前我们常使用异种钢焊缝的方式对不同类型的钢材进行对接，因为不同类型的钢材在化学以及物理特性方面具有比较明显的差距，所以两者之间的焊接相对较难。所以针对相关的问题进行研究，具有很高的必要性。

1.超声相控阵的原理及优势

从技术原理的角度进行分析，超声相控阵是一种传统超声波检测技术优化之后的检测方案，它可以整体提高无损检测的效率以及质量。它是利用声波的反射现象，对材料的缺陷情况进行有效识别的移动技术，是声学领域的重要应用方向。需要注意的是，该检测方式在实际操作的过程当中需重点使用超声探头当中的压电晶片，而且它在电场的作用下会发生高频的振动，在振动之后探头传播出来的声音就可以形成超声波，它在穿透材料当中有可能遇到不规则的介质，那么它的正常传播就会受到很大的干扰。此时受到干扰之后的声波会被吸收或者反射回来，那么探头就可以对反射回来的声波进行接受并且分析，从而了解到产品内部是否存在缺陷以及缺陷的实际信息。

从超声相控阵技术的优势进行分析，不管是在检测的效率还是在缺陷识别率方面，使用该技术进行实际的检测，工作与其他类型的技术相比，都能够获得更为准确的检测结果。特别是对于一些特别复杂的结构来说，使用该检测技术可以达到无损检测的效果的，甚至能够取代一些一维超声的效果。近年来人们对于超声相控阵技术的研究力度不断的加深，使得它朝着自动化与智能化的方向发展。

2.异种钢焊缝的检测难点分析

2.1异种钢焊接的特点

近年来，人们对于异种钢焊接的研究力度在不断的深入，因为不同类型的钢材结合的应用价值在不断的提升，比如将普通的碳钢和不锈钢焊接在一起，就可以将它们的防腐蚀性能明显的提升。但是在材料的特性，化学性能以及其他物理性能方面，不同类型的钢材具有比较明显的差异，如果材料的不均匀性未能得到有效的控制，那么在进行超声检测的过程当中，就会存在各种类型的问题。例如奥氏体不锈钢就是异种钢焊缝工作当中最常用的一种材料，它具有很好的塑韧性，经过冷加工或者热加工之后可以加工成不同形状的零件，它的诱导系数远远小于其他类型的钢材，而且熔点也比较低。进行异种钢焊缝工作时就很容易出现粗大柱态组织的情况，此时利用超声检测的方式进行检测，会存在较大的噪音以及能量损失的问题。

2.2异种钢焊缝检测的难点

仍然以奥氏体不锈钢作为研究的对象，在对其进行实际焊缝操作的时，会产生比较大的晶粒，如果以常规的超声波检验手段对其破损的情况或者确认的情况进行了解，那么散射的现象会非常的严重，而且回报也会携带大量的噪声，所以最终的检测数据并不具备准确性的特点。一般情况下，如果经历的直径大于声波波长的1/10，那么散射的现象就会非常的明显，如果达到波长的一半，那么回波就会消失，或者说他被掩盖在了噪声之中。

3.异种钢焊缝检测研究

3.1实验材料及设备

在进行实验操作的过程当中，现场工作人员需使用Q235以及304不锈钢作为实验的器材，该器材的尺寸需要控制在300mm×160mm×25mm，而且两种不同类型的钢材都需要以V型波口呈现出来，这样才可以更好的进行后期的对接，以及高温焊接工作，在进行焊接时焊接的材料应该使用直径为2.5mm的308焊条，其耦合剂需要优先选择甘油再进行产品的检测工作时，相控阵的设备需要采用奥林巴斯MX2，探头的中心频率需要控制在5Mhz

3.2缺陷预制

为了更好推动实验的进行，再进行焊接操作时，焊接板上应该先预制夹缝，裂痕，气孔这三种不同类型的缺陷和后，再利用检测设备对这些缺陷的问题进行了解。其中夹缝的缺陷需要进行的具体操作是打底层焊缝填充金属表层，把焊丝预埋在焊缝当中，裂纹缺陷的操作是在进行焊接时，工作人员可以先进行局部的受热，接着再强制进行局部冷却工作，同时施加拉力之后就可以制造出热裂纹。气孔缺陷的具体操作是使用去除焊条表面的药品进行。

3.3检测工艺设计

本次实验在实际操作期间，需要选用复合上手工艺的方式，将上手以及线索的激发形式充分的结合起来，它可以发生连续角度的变化，同时也可以有大覆盖范围，将线索以及上手的优势充分的结合在一起，再获得相关的数据之后就可以以理论升学公式作为基础进行仿真模拟训练，并达到获取工艺参数以及检测结果的目的。

3.4结果分析

检测结果显示夹缝缺陷的检测具有比较高的A扫幅值，但是裂纹和气孔的相关数据却比较低，其主要原因是夹缝属于体积性的缺陷，它能够更好的对超声波进行反射。

结束语

在医学体系或者现代工业体系当中，超声相控阵技术的应用范围比较广泛，它是一门独立且成熟的无损检测技术，不管是在工业产品的检测工作还是在人体的检测工作当中，都可以获得较为准确的检测结果。而且超声相控阵技术在实际运用的过程当中，不管是在无损检测领域还是在医学诊断领域都获得了较为明显的突破。异种钢焊接接头的出现使得超声相控阵技术的应用价值不断提升。特别是在进行信号处理工作的过程当中，见到处理算法不断进步的背景下，异种钢焊缝的缺陷比较明显，但是利用超声相控阵的方式对其缺陷进行了解，具有比较好的鉴别性。上文针对超声相控阵在异种钢焊缝检测当中的应用进行分析，主要内容包括原理优势，检测难点以及检测研究。

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