外文翻译--焊缝无损检测现状

辽宁科技大学本科生毕业设计 第 1 页 焊缝无损检测现状 澳大利亚 K M 声检测 20 世纪 60 年代，超声检测就被作为焊缝检验的一种 术。从那时起，这种技术就得到广泛的发展，日益被人们所接受。因此，超声检测现已成为一项重要技术，用来判定很多在役检验的焊接结构，如海上结构、核工业及压力容器工业，以及海洋应用的某一范围。 在在役检验方面，超声检测之所以比 X 射线照相更受欢迎，是由于射线照相的内在局限性和应用超声所获得的实际利益。如上所述，射线照相在辨别立体缺陷时非常有效，但在检查或测量 平面缺陷，有可能是最严重的缺陷类型裂纹时，其能力则有 限。超声波经平面和立体缺陷散射，可用于探测这两种类型缺陷，并测量 其尺寸，如果采用适当的方法，超声甚至能探测出闭合的裂纹。超声还能容易地给出与缺陷有关的深度信息，而X 射线，还需专门且昂贵的技术（如 能获得这些信息。在节约资金方面，通过提高生产率，超声 检测 比射线照相可获得更大的利益。 90 年代，人们对射线安全性的日益关注严重阻碍了 X 射线照相的继续使用。 在过去的几十年里，超声检验已从一种单纯的人工操作技术，经过计算机辅助处理的人工操作技术，到自动扫描仪的 使用，最近发展为焊缝评估用联接多个压电传感器的全自动系统。对日益完善的系统在缺陷探测方面应用的可靠性研究已形成建立超声焊缝检验可信度的一个重要因素。如 对 钢构件检验方法（ I , 和 进 行研究的目的是要获得超声检验在核工业和压力容器工业中的最佳应用 。在 究之外，已进行了某些工作来确定检验特殊焊缝几何形状的可靠方法，包括单面 V 形坡口焊缝、双面 及对接焊缝。这些研究中的几项已用射线照相和超声检验的可靠性作了比较，结果表明，用超声探测缺陷的可靠性随着该系统完善的程度而增大。根据 结果还表明人工操作超声技术，甚至使用最不完善的超声方法，对存在的不连续处的拒收率等于或大于射线照相的拒收率。 超声检测焊接结构要求不仅能可靠地探测缺陷，而且 能 精确地对缺陷定位和测量其大小，使接收拒 收准则能够正确实施，人工 操作的超声系统通常使用的技术是 20 第 2 页 衰减（ 图 6减或与来自钻孔的幅度比较。 然而，这些技术都有误差，这种误差不仅是由缺陷形状、方向和位置的影响引起的，而且还 由衰减、耦 合、分辨力及设备特征引起。结合计算机辅助处理的超声系统使得用于缺陷探测及测量的好方法 如声时衍射法 ( 图 于实施，在 中，标准方法加上 所要求的缺陷拒收率，可得到近乎完美的结果 。在测量缺陷大小方面，根据合成的小孔聚焦（ 其派生方法如 进行超声成 像 的自动超声系统已取得了重要进展。 （ a） 20减技术 （ b） 术 图 1 超声测量缺陷尺寸 对于焊缝超声检验可靠方法的开发要求了解 声波与各种类型焊缝缺陷的相互作用、超声波在复杂几何体中的传播、检验某一结构中表面闭 合缺陷 所引起的特殊问题、复合层和其它显微组织对超声波传播的影响 。虽然超声波在铁素体和轻质合金焊缝中的传播相对来说不是很复杂，但对奥氏体焊缝的显微组织已引起特别注意。这些材料对超声波的衰减很严重，由于存在大晶粒散射而 使背底噪声高，除非沿着主要晶轴传播 ，否则还导致超声波束的偏移。因此，最近的研究已直接面向开发专门的超声技术去处理这些复杂情况，特别 ,和 对超声波在奥氏体材料中传播的详细模拟试验，已取得了重大进展。将来，这些模型应能更精确地估算特殊缺陷的位置和大小误差，为奥氏体钢和奥氏体焊缝钢检验采用改进的规则 奠定基础。 目前，人们对降低焊缝检验成本的需求日益增长。在现代超声系统中，自动扫描仪的出现、多个探头的使用及计算机辅助处理通过提高检验速度和 检 验的可靠性 降低了成本，但使用自动化设备时， 设备和校准费用增高了。同时、由于近 来超声 系统的发展，分析超声数 据的 费用有可能提高，因为各种类型的缺陷（甚至很小的缺陷）都能探测到，而不管这些缺陷是否严重。对这个问题的解决方法就是改进缺陷严重性接收拒收准则辽宁科技大学本科生毕业设计 第 3 页 的自动化应用。因此，现在要努力开发神经网络，使其用于超声系统中对缺陷类型、尺寸和位置进行分级，得出的结果符合特定的检验规则 。在模拟的焊缝缺陷（已获得 100正确的缺陷类型分辨力）和真实的焊缝缺陷（使用不同方法获得约为 90的成功率）研究方面，一些试验室已获得非常有价值的结果。借助于神经网络，接收拒收准则在自动化应用方面的预备工作也已进行 。神经网络只能在有 代表性的数据上试用后，才能证明它们是成功的。然而，获得代表性数据的费用很高。一种替代方法，是在网络上采用从超声波与焊缝缺陷相互作用的加强数学模型产生的数据。这些模型是 下一个续项目的开发。在这些数学模型变得更 完善之前，对于焊缝的超声判定，强调使用合格的科技 人员是有必要的 。 今后，进一步优化焊缝超声检验仍有很多困难，先进方法如 应用有可能取得实质性的改进，同时，神经网络的实施还只是个开始。在焊接应用中，改进的超声产生和探测有多种选择方法，如使用相控阵、激光技术（如下所述）和其它特种探头。在超声可靠性范围内需考虑其它一些因素，如 残余应力、较高频率的影响及对真实缺陷而不是模拟缺陷更全面的考虑 。 对检验的总经济效益也应给予更多的考虑。要获得最大经济效益就需对所给的某项检验选择最适合的技术，包括使用一种以上的技术来判定焊接结构的不同部位。例如，磁粉检验与超声结 合快速而经济有效地探测焊缝表面裂纹。新的电磁方法在这种情况下也起着作用（如下面所讨论的）。还存在的问题是如何将超声检验技术的进展补充到焊缝判定规则中。 在线焊缝检验 在自动焊接过程中，焊接工艺的在线监测和控制能提高焊缝质量并增加产量，通过实时无损评价技术与焊接工艺的结合，可达到焊缝的监测和控制。另外，如果产生了焊接缺陷，则在这些缺陷被后续焊道覆盖前，对这些缺陷进行修 补 以减少焊后的检验和修补。 高质量 焊缝取决于与焊接准备工作有关的正确的焊池尺寸、几何形状和位置。在线自动焊缝监测系统通常具有可提供焊池状况信息的 传感器。利用这些信息，确定焊池状况与至少 一个临界焊接参数（如电流、电压、焊距 位置和传送速度）间的关系，通过传感器的反馈线路调整焊接工艺（图 3）。该系统可连续调节工艺参数来维持期望的稳定工辽宁科技大学本科生毕业设计 第 4 页 艺状态，且不需要操作人员介入。 图 2 描述焊接工艺引入检测原理 示意图 焊接的动态特征意味着数据采集和处理必须能迅速获得焊接过程中的有用信息，两级实时射线照相分析包括快速寻找缺陷区域，并对缺陷进行仔细辨别和定位的系统已达到这个要求。实时射线照相图 像 已用于对接接头焊缝电弧焊条件的控制 ； 焊池凹陷的实时射线照相图 像 和池后焊缝迅速 固化图 像 的综合方法可用于焊缝熔透和质量控制。 在线超声传感已用于确定金属极气体电弧焊 (钨极气体保护电弧焊（ 接工艺的质量，这种技术可实时探测焊池几何形状和焊缝缺陷。该技术评价了焊条处熔化的焊池质量和焊条后固化的焊缝金属质量，可探测侧壁不完全熔透和密集气孔。使用具有 92成功率的专家系统技术可将这些不连续与完好焊缝区分开来，遗憾的是这个专家系统的算法不能成功地识别不连续的类型。正确辨别密集气孔的比率为 70%，正确辨别侧壁不完全熔化则为 63。 人 已表明 电阻点焊可用超声法监测 ，并在电阻点焊在线监测系统开发方面有所进展。 使用压电传感器和 耦 合剂因存在 耦 合介质使焊缝不纯净，对生产是不利的，为了解辽宁科技大学本科生毕业设计 第 5 页 决这个问题，已研制出一种非接触式超声系统。该系统用一种受脉冲作用的 钕 光来产生超声波，用电磁声传感器（ 收。 另外，两种非接 触检测技术正在研究过程中，第一种技术使用双波长光导 纤维 传感器可同 时观察来自焊接过程的红外线（ 紫外线 （ ，射线由热熔池和由光束 /气体 相互作用发出的等离子体产生。这种技术已成功地用于显示激光焊中所遇到的干扰 。第二种技术使用录像图像 在线处理，它可保 证 接中焊缝接头区和焊道中心线的冷却速率 ，模糊逻辑控制装置和人工神经网络可用这个信息来修改工艺参数。 结论及今后的工作 近几年在焊缝 术方面已取得了重大进展，特别是用超声和电磁方法测量裂纹尺寸和残余应力，以及焊接工艺的在线监测方面。成本效益与诸多因素有关，如 敏度、速度和覆盖面，这些方面的要求导致焊缝自动超声检验系统的应用得以扩大，特别是在核工业和压力容器领域。非接触式 术已取得迅速发展，今后在自动数据处理的神经网络不断发展的同时，还应提高其检验速度。 总之，焊缝 别是在使检验成本降至最低而不损坏结构完整性方 面 ，仍有很多难题，通过焊接工程师与 家之间的密切合作，这些难题正在得到解决，既具备 识又具备焊缝生产，断裂力学和结构力学知识，是获得最佳效果的基础。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 6 页 of as OT in 960s is of in eg in In in a of of as a in is to in to in As is is in to or as to be by of by a as to in of in 990s a to In a to a to of to of on of of a in of as in 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 7 页 to of of of a of of be to an or of of to to be on of 0dB dB or a to be by of by of of as (b),eg to in of in by in of of of to an of of of in of by to of a of of on in s of to 宁科技大学本科生毕业设计 第 8 页 of is a) 20 (b) a) 0dB is at is to b) A to of of to In of of In s is an to of of of in by of On in to in of be or to be in of on 宁科技大学本科生毕业设计 第 9 页 is of to be in to a in in on a 100% in on of 0% a od in of if be on to is 200M, it of be in in An be to of of of is a 。 an in of in of of in eg by of as A of to be in eg of of to be to of of in is of a of to of a is in 宁科技大学本科生毕业设计 第 10 页 in a to as in in in of to in be by of a be to do be by to a in of in to on of a of at of eg be by a to be 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 11 页 of of he of be to in A a by of in of in A of 71678 to of of in of an a 2%. 宁科技大学本科生毕业设计 第 12 页 to as 0% of 3% of et TA be