【摘要】阐明了焊接件在不同的工艺阶段可能产生的缺陷及磁粉探伤的焊接缺陷检出度。
【关键词】焊接缺陷，裂纹，磁粉探伤
目前，焊接技术在冶金、机械、石油和化工等部门中的应用已经相当普遍。随着工业技术的发展，高强度焊接结构钢的应用日趋广泛，高强钢在焊接时产生缺陷的倾向比普通焊接结构钢要大，因此随着高强度钢的应用对无损检测技术也就提出了更高的要求。
焊接部位存在缺陷，必然对其机械强度产生一定的影响，其缺陷程度与静态强度、冲击强度、疲劳强度以及应力腐蚀的敏感度等具有极为复杂的关系。焊接中的缺陷诸如裂纹、未焊透、气孔、夹渣等缺陷，只有在制造过程中间的适当环节正确的进行无损检测，才能防止无效的进行以后的工序，从而实现全过程的质量管理，减低制作成本。裂纹尤其是表层裂纹在焊接结构中，特别是在承受应力作用的焊接结构中，是一种危害极大的缺陷。为保证焊接结构安全运行，就必须加强焊接件的检验，发现缺陷并及时排除。通过对焊缝进行无损检测，检查缺陷并进行修补，以保证质量，因此无损检测也是质量控制的手段之一。
焊接是在母材和电极之间形成电弧，通过电弧使电能转换为热能，由于电弧的高温使焊接金属熔化并与母材熔合。焊接构件是经过一系列工序的加工才完成的。在构件制作过程中的不同工艺阶段，由于工艺和操作不当有可能产生相应的工艺缺陷。
一、焊接裂纹
1、气割裂纹。下料和坡口加工多数采用火焰切割的方法，当气割工艺不当或环境温度过低，冷却速度过快时，对于强度较高的钢容易产生气割裂纹。这种裂纹的方向是不定的，其深度一般在百分之几到十分之几毫米。
2、电弧气刨裂纹。电弧气刨是以碳棒为电极与钢板产生电弧，从而把钢熔化，同时用气流把钢水吹掉。在这个过程中，碳要向钢材表面过度，造成气刨面的增碳。如果冷却速度过快就会在电弧气刨面产生裂纹。这种裂纹的方向是任意的。
3、焊接裂纹
焊接裂纹形成的主要原因有以下几种：1）母材金属的碳含量或硫、磷含量过高时，其焊接性变差，容易产生裂纹。2）焊条、焊剂等焊接材料中的合金元素和硫、磷含量越高时，产生裂纹的倾向也就越大。3）低温或有风的情况下焊接，致使焊缝冷却速度过快也容易产生裂纹。4）焊接厚板或其结构的刚性大也容易产生裂纹。
焊接裂纹从不同角度有不同的分类方法。按形成裂纹的温度可分为热裂纹和冷裂纹，按裂纹产生的位置可分为焊缝裂纹、热影响区裂纹、熔合线裂纹三类。焊接裂纹产生的2个充要条件：力学因素和冶金因素。力学因素：内力——制造过程中焊接应力、相变应力；外力——使用过程中产生。冶金因素：母材：氢脆、合金元素引起的急冷硬化、回火脆性、时效硬化、加工硬化、高（低）温脆化、腐蚀脆化等。焊缝：夹杂物（O、N、H、气孔）脆化、结晶（柱状、线状、粗大）及晶界脆化、急冷脆化等。
二、磁粉检测缺陷检出度
磁粉检测适用于磁性材料的表面和近表面缺陷检测，它广泛应用于各个工业领域，在铸、锻件的制造过程中，特别在铁道车辆的制造、厂修、段修中，磁粉检测也是重要的常用的无损检测手段之一。焊接缺陷除肉眼检测外，还应进行磁粉检测、射线检测、超声波检测、渗透检测、涡流检测。有关文献做过鉴别尝试，磁粉法检测对铁磁性材料的表面的缺陷很敏感，而其他方法则无法可比。
磁粉检测的原理是：铁磁性材料磁化后，在表面和近表面形成漏磁场。此时在铁磁性材料表面撒上磁粉，磁粉粒子便会吸附在缺陷区域，显示出缺陷的位置、形状和大小。磁粉检测是利用磁粉聚集来显示工件上的不连续性及缺陷的。通常把检测时磁粉聚集而形成的图象称为磁痕。在检测中观察到的，缺陷部位吸附着的磁粉叫做缺陷的磁痕。
1、影响磁粉检测缺陷检出度的各种因素
根据电流磁化的原理，当磁化电流强度大时所产生的磁化强度也大，容易暴露缺陷的存在，但磁化电流过大，会使工件表面产生假象，影响正确分析和判断工件质量，所以应该根据工件的技术条件选择磁化电流，不可随便提高磁化电流的数值。磁粉的磁性和粒度对检出度有很大影响，作为磁粉检测用的磁粉除应经过充分氧化，使其成为导磁率高的高性氧化铁外，还应具有适当的粒度。材料的磁化性质随着材料成分、结晶状态及热处理不同而异，材料导磁性越好，缺陷越容易检出。采用磁悬液检测时，应选择表面张力小、渗透性好的油液按比例配制磁悬液，以便随着磁场的建立，将磁粉很快带到缺陷部位去。磁化方向与缺陷方向垂直时，漏磁最大，因而确定要检测沿一方向延伸的缺陷，就应尽可能把与缺陷垂直的方向做为磁化方向。另外，工件表面平整、清洁、光亮时，磁粉检测的缺陷检出度最大。磁粉检测的对象是表面裂纹一类的缺陷，而焊接缺陷不论尺寸、形状方面，还是结构组织上和材质方面都容易产生裂纹，所以焊缝缺陷的检测使用磁粉法极为常用。
2、磁粉检测特点和缺陷检测界限
磁粉检测的特点是可检测出铁磁性材料表面和近表面的缺陷；能直观地显示出缺陷的位置、形状、大小和严重程度；具有很高的检测灵敏度，可检测微米级宽度的缺陷；检测缺陷重复性好；在所有种类的探伤中费用最低。由于磁粉是微细的，说磁粉检测是没有检测界限也不过分，从强度观点看，磁粉检测能检测出位于强磁体内的结晶中的磁痕，不作为缺陷的小缺陷都能检测出来，从工业角度说，磁粉检测能够把实际意义上的裂纹检测出来。如果将交流磁化和直流磁化作一比较，交流磁化对表面缺陷特别灵敏，不易检出较深的缺陷；而直流磁化可以发现表面以下特深的缺陷。有关资料报道，交流磁化能检出离表面1.5毫米深的缺陷，而直流磁化能检出具距离表面3—4毫米深的缺陷。
裂纹等开口缺陷是一种危害性最大的缺陷，它除降低焊接接口的强度外，还因裂纹末端呈尖锐的缺口，在焊接件承载后引起应力集中，成为结构断裂的起源。日常工作中，经常遇到这样的情况，X射线、超声波检测没有发现缺陷，磁粉检测却能发现表面裂纹，所以说，无论X射线、超声波检测、还是磁粉检测都有其各自的特点和不足，为了更全面的检验与评价材料和产品的质量性能，必须采用多种方法组合和检测。
参考文献：
[1]中国机械工程学会无损检测学会，磁粉探伤，机械工业出版社，1987.3
[2]复旦大学，上海师范大学物理系 物理学（电磁学），上海科学技术出版社，1979
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[4]李家伟，无损检测手册，机械工业出版社，2002.1
