第一篇：超聲波探傷儀在焊接中的應(yīng)用

超聲波探傷儀在焊接中的應(yīng)用

一、無(wú)損檢測(cè)的方法: 無(wú)損檢測(cè)的常規(guī)方法有直接用肉眼檢查的宏觀檢驗(yàn)和用射線(xiàn)照相探傷、超聲波探傷、磁粉探傷、滲透探傷、渦流探傷等儀器檢測(cè)。肉眼宏觀檢測(cè)可以不使用任何儀器和設(shè)備，但肉眼不能穿透工件來(lái)檢查工件內(nèi)部缺陷，而射線(xiàn)照相等方法則可以通過(guò)各種各樣的儀器或設(shè)備來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，既可以檢查肉眼不能檢查的工件內(nèi)部缺陷，也可以大大進(jìn)步檢測(cè)的正確性和可靠性。至于用什么方法來(lái)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，這需根據(jù)工件的情況和檢測(cè)的目的來(lái)確定。

二、超聲波的常識(shí): 超聲波頻率超過(guò)人耳聽(tīng)覺(jué)，頻率比20千赫茲高的聲波叫超聲波。用于探傷的超聲波，頻率為0.4-25兆赫茲，其中用得最多的是1-5兆赫茲。利用聲音來(lái)檢測(cè)物體的好壞，這種方法早已被人們所采用。例如，用手拍拍西瓜聽(tīng)聽(tīng)是否熟了；醫(yī)生敲敲病人的胸部，檢驗(yàn)內(nèi)臟是否正常；用手敲敲瓷碗，看看瓷碗是否壞了等等。但這些依靠人的聽(tīng)覺(jué)來(lái)判定聲響的檢測(cè)法，比聲響法要客觀和正確，而且也比較輕易作出定量的表示。由于超聲波探傷具有探測(cè)間隔大，探傷裝置體積小，重量輕，便于攜帶到現(xiàn)場(chǎng)探傷，檢測(cè)速度快，而且探傷中只消耗耦合劑和磨損探頭，總的檢測(cè)用度較低等特點(diǎn)，目前建筑業(yè)市場(chǎng)主要采用此種方法進(jìn)行檢測(cè)。

三、超聲波探傷在焊接中的應(yīng)用: 首先要了解圖紙對(duì)焊接質(zhì)量的技術(shù)要求。目前鋼結(jié)構(gòu)的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)是依據(jù)GB50205-95《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》來(lái)執(zhí)行的。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：對(duì)于圖紙要求焊縫焊接質(zhì)量等級(jí)為一級(jí)時(shí)評(píng)定等級(jí)為Ⅱ級(jí)時(shí)規(guī)范規(guī)定要求做100%超聲波焊接；對(duì)于圖紙要求焊縫焊接質(zhì)量等級(jí)為二級(jí)時(shí)評(píng)定等級(jí)為Ⅲ級(jí)時(shí)規(guī)范規(guī)定要求做20%超聲波探傷；對(duì)于圖紙要求焊縫焊接質(zhì)量等級(jí)為三級(jí)時(shí)不做超聲波內(nèi)部缺陷檢查。在此值得留意的是超聲波探傷用于全熔透焊縫，其探傷比例按每條焊縫長(zhǎng)度的百分?jǐn)?shù)計(jì)算，并且不小于200mm。對(duì)于局部探傷的焊縫假如發(fā)現(xiàn)有不答應(yīng)的缺陷時(shí)，應(yīng)在該缺陷兩真?zhèn)€延伸部位增加探傷長(zhǎng)度，增加長(zhǎng)度不應(yīng)小于該焊縫長(zhǎng)度的10%且不應(yīng)小于200mm，當(dāng)仍有不答應(yīng)的缺陷時(shí)，應(yīng)對(duì)該焊縫進(jìn)行100%的探傷檢查，其次應(yīng)該清楚探傷時(shí)機(jī)，碳素結(jié)構(gòu)鋼應(yīng)在焊縫冷卻到環(huán)境溫度后、低合金結(jié)構(gòu)鋼在焊接完成24小時(shí)以后方可進(jìn)行焊縫探傷檢驗(yàn)。另外還應(yīng)該知道待測(cè)工件母材厚度、接頭型式及坡口型式。截止到目前為止在實(shí)際工作中接觸到的要求探傷的盡大多數(shù)焊縫都是中板對(duì)接焊縫的接頭型式，所以下面主要就對(duì)焊縫探傷的操縱做針對(duì)性的總結(jié)。

一般地母材厚度在8-16mm之間，坡口型式有I型、單V型、X型等幾種形式。在弄清楚以上這此東西后才可以進(jìn)行探傷前的預(yù)備工作。在每次探傷操縱前都必須利用標(biāo)準(zhǔn)試塊（CSK-IA、CSK-ⅢA）校準(zhǔn)儀器的綜合性能，校準(zhǔn)面板曲線(xiàn)，以保證探傷結(jié)果的正確性。具體的方法如下：

1、探測(cè)面的修整：應(yīng)清除焊接工作表面飛濺物、氧化皮、凹坑及銹蝕等，光潔度一般低于▽4。焊縫兩側(cè)探傷面的修整寬度一般為大于即是2KT+50mm，（K:探頭 K值，T：工件厚度）。一般的根據(jù)焊件母材選擇K值為2.5探頭。例如：待測(cè)工件母材厚度為10mm,那么就應(yīng)在焊縫兩側(cè)各修磨100mm。

2、耦合劑的選擇應(yīng)考慮到粘度、活動(dòng)性、附著力、對(duì)工件表面無(wú)腐蝕、易清洗，而且經(jīng)濟(jì)，綜合以上因素選擇漿糊作為耦合劑。

3、由于母材厚度較薄因此探測(cè)方向采用單面雙側(cè)進(jìn)行。

4、由于板厚小于20mm所以采用水平定位法來(lái)調(diào)節(jié)儀器的掃描速度。

5、在探傷操縱過(guò)程中采用粗探傷和精探傷。為了大概了解缺陷的有無(wú)和分布狀態(tài)、定量、定位就是精探傷。使用鋸齒形掃查、左右掃查、前后掃查、轉(zhuǎn)角掃查、環(huán)繞掃查等幾種掃查方式以便于發(fā)現(xiàn)各種不同的缺陷并且判定缺陷性質(zhì)。

6、對(duì)探測(cè)結(jié)果進(jìn)行記錄，如發(fā)現(xiàn)內(nèi)部缺陷對(duì)其進(jìn)行評(píng)定分析。焊接對(duì)頭內(nèi)部缺陷分級(jí)應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB11345-89《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級(jí)》的規(guī)定，來(lái)評(píng)判該焊否合格。假如發(fā)現(xiàn)有超標(biāo)缺陷，向車(chē)間下達(dá)整改通知書(shū)，令其整改后進(jìn)行復(fù)驗(yàn)直至合格。

四、焊縫檢驗(yàn) 焊縫檢驗(yàn)方法: 1,外觀檢查.2,致密性試驗(yàn)和水壓強(qiáng)度試驗(yàn).3,焊縫射線(xiàn)照相.4,超聲波探傷.5,磁力探傷.6,滲透探傷.關(guān)于返修規(guī)定:具體情況具體對(duì)待,總之要力爭(zhēng)減少返修次數(shù)在廠房建設(shè)及設(shè)備安裝中大量使用鋼結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量十分重要，無(wú)損檢測(cè)是保證鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量的重要方法。一般的焊縫中常見(jiàn)的缺陷有：氣孔、夾渣、未焊透、未熔合和裂紋等。到目前為止還沒(méi)有一個(gè)成熟的方法對(duì)缺陷的性質(zhì)進(jìn)行正確的評(píng)判，只是根據(jù)熒光屏上得到的缺陷波的外形和反射波高度的變化結(jié)合缺陷的位置和焊接工藝對(duì)缺陷進(jìn)行綜合估判。對(duì)于內(nèi)部缺陷的估判以及缺陷產(chǎn)生原因和防止措檀越有有以下幾點(diǎn)：

1.氣孔：?jiǎn)蝹€(gè)氣孔回波高度低，波形為單縫，較穩(wěn)定。從各個(gè)方向探測(cè)，反射波大體相同，但稍一動(dòng)探頭就消失，密集氣孔會(huì)出現(xiàn)一簇反射波，波高隨氣孔大小而不同，當(dāng)探頭作定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)此起彼落的現(xiàn)象。產(chǎn)生這類(lèi)缺陷的原因主要是焊材未按規(guī)定溫度烘干，焊條藥皮變質(zhì)脫落、焊芯銹蝕，焊絲清理不干凈，手工焊時(shí)電流過(guò)大，電弧過(guò)長(zhǎng)；埋弧焊時(shí)電壓過(guò)高或網(wǎng)絡(luò)電壓波動(dòng)太大；氣體保護(hù)焊時(shí)保護(hù)氣體純度低等。假如焊縫中存在著氣孔，既破壞了焊縫金屬的致密性，又使得焊縫有效截面積減少，降低了機(jī)械性能，特別是存鏈狀氣孔時(shí)，對(duì)彎曲和沖擊韌性會(huì)有比較明顯降低。防止這類(lèi)缺陷防止的措施有：不使用藥皮開(kāi)裂、剝落、變質(zhì)及焊芯銹蝕的焊條，生銹的焊絲必須除銹后才能使用。所用焊接材料應(yīng)按規(guī)定溫度烘干，坡口及其兩側(cè)清理干凈，并要選用合適的焊接電流、電弧電壓和焊接速度等。2.夾渣：點(diǎn)狀?yuàn)A渣回波信號(hào)與點(diǎn)狀氣孔相似，條狀?yuàn)A渣回波信號(hào)多呈鋸齒狀波幅不高，波形多呈樹(shù)枝狀，主峰邊上有小峰，探頭平移波幅有變動(dòng)，從各個(gè)方向探測(cè)時(shí)反射波幅不相同。這類(lèi)缺陷產(chǎn)生的原因有：焊接電流過(guò)小，速度過(guò)快，熔渣來(lái)不及浮起，被焊邊沿和各層焊縫清理不干凈，其本金屬和焊接材料化學(xué)成分不當(dāng)，含硫、磷較多等。防止措施有：正確選用焊接電流，焊接件的坡口角度不要太小，焊前必須把坡口清理干凈，多層焊時(shí)必須層層清除焊渣；并公道選擇運(yùn)條角度焊接速度等。

3.未焊透：反射率高，波幅也較高，探頭平移時(shí)，波形較穩(wěn)定，在焊縫兩側(cè)探傷時(shí)均能得到大致相同的反射波幅。這類(lèi)缺陷不僅降低了焊接接頭的機(jī)械性能，而且在未焊透處的缺口和端部形成應(yīng)力集中點(diǎn)，承載后往往會(huì)引起裂紋，是一種危險(xiǎn)性缺陷。其產(chǎn)生原因一般是：坡口純邊間隙太小，焊接電流太小或運(yùn)條速度過(guò)快，坡口角度小，運(yùn)條角度不對(duì)以及電弧偏吹等。防止措施有：公道選用坡口型式、裝配間隙和采用正確的焊接工藝等。

4.未熔合：探頭平移時(shí)，波形較穩(wěn)定，兩側(cè)探測(cè)時(shí)，反射波幅不同，有時(shí)只能從一側(cè)探到。其產(chǎn)生的原因：坡口不干凈，焊速太快，電流過(guò)小或過(guò)大，焊條角度不對(duì)，電弧偏吹等。防止措施：正確選用坡口和電流，坡口清理干凈，正確操縱防止焊偏等。

第二篇：超聲波探傷在檢測(cè)閥門(mén)焊接質(zhì)量中的應(yīng)用

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超聲波探傷在檢測(cè)閥門(mén)焊接質(zhì)量中的應(yīng)用

超聲波探傷在檢測(cè)閥門(mén)焊接質(zhì)量中的應(yīng)用

【摘要】閥門(mén)設(shè)備焊接質(zhì)量十分重要，探傷檢測(cè)是保證閥門(mén)設(shè)備焊接質(zhì)量的重要方法。介紹了超聲波探傷的性質(zhì)、特點(diǎn)以及在檢測(cè)焊接質(zhì)量中的應(yīng)用，包括具體的參數(shù)選擇、缺陷評(píng)定和具體環(huán)境下工作要求、建議等。對(duì)工作中常見(jiàn)的焊縫缺陷進(jìn)行了列舉、分析以及估判，對(duì)其產(chǎn)生的原因和防止措施做出了總結(jié)，希望能深入關(guān)鍵點(diǎn)，有利于結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，把好質(zhì)量關(guān)。

【關(guān)鍵詞】超聲波探傷；檢測(cè)；焊接質(zhì)量

探傷檢測(cè)的常規(guī)方法有直接用肉眼檢查的宏觀檢驗(yàn)和用射線(xiàn)照相探傷、超聲波探傷、磁粉探傷、滲透探傷、渦流探傷等儀器檢測(cè)。肉眼宏觀檢測(cè)可以不使用任何儀器和設(shè)備，但肉眼不能穿透閥門(mén)工件來(lái)檢查工件內(nèi)部缺陷，而射線(xiàn)照相等方法則可以通過(guò)各種各樣的儀器或設(shè)備來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，既可以檢查肉眼不能檢查的工件內(nèi)部缺陷，也可以大大提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。

一、超聲波探傷在實(shí)際工作中的應(yīng)用

對(duì)于圖紙要求焊縫焊接質(zhì)量等級(jí)為一級(jí)時(shí)評(píng)定等級(jí)為Ⅱ級(jí)時(shí)規(guī)范規(guī)定要求做100%超聲波探傷；對(duì)于圖紙要求焊縫焊接質(zhì)量等級(jí)為二級(jí)時(shí)評(píng)定等級(jí)為Ⅲ級(jí)時(shí)規(guī)范規(guī)定要求做20%超聲波探傷；對(duì)于圖紙要求焊縫焊接質(zhì)量等級(jí)為三級(jí)時(shí)不做超聲波內(nèi)部缺陷檢查。截止到目前為止我在實(shí)際工作中接觸到的要求探傷的絕大多數(shù)焊縫都是中板對(duì)接焊縫的接頭型式，所以下面主要就對(duì)焊縫探傷的操作做針對(duì)性的總結(jié)。一般地母材厚度在8-16mm之間，坡口型式有I型、單V型、X型等幾種形式。在每次探傷操作前都必須利用標(biāo)準(zhǔn)試塊（CSKIA、CSKⅢA）校準(zhǔn)儀器的綜合性能，校準(zhǔn)面板曲線(xiàn)，以保證探傷結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1、探測(cè)面的修整：應(yīng)清除焊接工作表面飛濺物、氧化皮、凹坑及銹蝕等，光潔度一般低于?4。焊縫兩側(cè)探傷面的修整寬度一般為大于等于2KT+50mm，（K：探頭K值，T：工件厚度）。一般的根據(jù)焊件

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母材選擇K值為2.5探頭。例如：待測(cè)工件母材厚度為10mm，那么就應(yīng)在焊縫兩側(cè)各修磨100mm。

2、耦合劑的選擇應(yīng)考慮到粘度、流動(dòng)性、附著力、對(duì)工件表面無(wú)腐蝕、易清洗，而且經(jīng)濟(jì)，綜合以上因素選擇漿糊作為耦合劑。

3、由于母材厚度較薄因此探測(cè)方向采用單面雙側(cè)進(jìn)行。

4、由于板厚小于20mm所以采用水平定位法來(lái)調(diào)節(jié)儀器的掃描速度。

5、在探傷操作過(guò)程中采用粗探傷和精探傷。為了大概了解缺陷的有無(wú)和分布狀態(tài)、定量、定位就是精探傷。使用鋸齒形掃查、左右掃查、前后掃查、轉(zhuǎn)角掃查、環(huán)繞掃查等幾種掃查方式以便于發(fā)現(xiàn)各種不同的缺陷并且判斷缺陷性質(zhì)。

6、對(duì)探測(cè)結(jié)果進(jìn)行記錄，如發(fā)現(xiàn)內(nèi)部缺陷對(duì)其進(jìn)行評(píng)定分析。焊接對(duì)頭內(nèi)部缺陷分級(jí)應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，來(lái)評(píng)判該焊否合格。如果發(fā)現(xiàn)有超標(biāo)缺陷，向車(chē)間下達(dá)整改通知書(shū)，令其整改后進(jìn)行復(fù)驗(yàn)直至合格。

二、常見(jiàn)缺陷、原因分析及預(yù)防措施

1、氣孔：?jiǎn)蝹€(gè)氣孔回波高度低，波形為單縫，較穩(wěn)定。從各個(gè)方向探測(cè)，反射波大體相同，但稍一動(dòng)探頭就消失，密集氣孔會(huì)出現(xiàn)一簇反射波，波高隨氣孔大小而不同，當(dāng)探頭作定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)此起彼落的現(xiàn)象。

產(chǎn)生這類(lèi)缺陷的原因主要是焊材未按規(guī)定溫度烘干，焊條藥皮變質(zhì)脫落、焊芯銹蝕，焊絲清理不干凈，手工焊時(shí)電流過(guò)大，電弧過(guò)長(zhǎng)；埋弧焊時(shí)電壓過(guò)高或網(wǎng)絡(luò)電壓波動(dòng)太大；氣體保護(hù)焊時(shí)保護(hù)氣體純度低等。所用焊接材料應(yīng)按規(guī)定溫度烘干，坡口及其兩側(cè)清理干凈，并要選用合適的焊接電流、電弧電壓和焊接速度等。

2、夾渣：點(diǎn)狀?yuàn)A渣回波信號(hào)與點(diǎn)狀氣孔相似，條狀?yuàn)A渣回波信號(hào)多呈鋸齒狀波幅不高，波形多呈樹(shù)枝狀，主峰邊上有小峰，探頭平移波幅有變動(dòng)，從各個(gè)方向探測(cè)時(shí)反射波幅不相同。

這類(lèi)缺陷產(chǎn)生的原因有：焊接電流過(guò)小，速度過(guò)快，熔渣來(lái)不及浮起，被焊邊緣和各層焊縫清理不干凈，其本金屬和焊接材料化學(xué)成分不當(dāng)，含硫、磷較多等。防止措施有：正確選用焊接電流，焊接件

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專(zhuān)業(yè)論文 的坡口角度不要太小，焊前必須把坡口清理干凈，多層焊時(shí)必須層層清除焊渣；并合理選擇運(yùn)條角度焊接速度等。

3、未焊透：反射率高，波幅也較高，探頭平移時(shí)，波形較穩(wěn)定，在焊縫兩側(cè)探傷時(shí)均能得到大致相同的反射波幅。這類(lèi)缺陷不僅降低了焊接接頭的機(jī)械性能，而且在未焊透處的缺口和端部形成應(yīng)力集中點(diǎn)，承載后往往會(huì)引起裂紋，是一種危險(xiǎn)性缺陷。

其產(chǎn)生原因一般是：坡口純邊間隙太小，焊接電流太小或運(yùn)條速度過(guò)快，坡口角度小，運(yùn)條角度不對(duì)以及電弧偏吹等。

防止措施有：合理選用坡口型式、裝配間隙和采用正確的焊接工藝等。

4、未熔合：探頭平移時(shí)，波形較穩(wěn)定，兩側(cè)探測(cè)時(shí)，反射波幅不同，有時(shí)只能從一側(cè)探到。

其產(chǎn)生的原因：坡口不干凈，焊速太快，電流過(guò)小或過(guò)大，焊條角度不對(duì)，電弧偏吹等。

防止措施：正確選用坡口和電流，坡口清理干凈，正確操作防止焊偏等。

5、裂紋：回波高度較大，波幅寬，會(huì)出現(xiàn)多峰，探頭平移時(shí)反射波連續(xù)出現(xiàn)波幅有變動(dòng)，探頭轉(zhuǎn)時(shí)，波峰有上下錯(cuò)動(dòng)現(xiàn)象。裂紋是一種危險(xiǎn)性最大的缺陷，它除降低焊接接頭的強(qiáng)度外，還因裂紋的末端呈尖銷(xiāo)的缺口，焊件承載后，引起應(yīng)力集中，成為結(jié)構(gòu)斷裂的起源。裂紋分為熱裂紋、冷裂紋和再熱裂紋三種。

熱裂紋產(chǎn)生的原因是：焊接時(shí)熔池的冷卻速度很快，造成偏析；焊縫受熱不均勻產(chǎn)生拉應(yīng)力。

防止措施：限制母材和焊接材料中易偏析元素和有害雜質(zhì)的含量，主要限制硫含量，提高錳含量；提高焊條或焊劑的堿度，以降低雜質(zhì)含量，改善偏析程度；改進(jìn)焊接結(jié)構(gòu)形式，采用合理的焊接順序，提高焊縫收縮時(shí)的自由度。

冷裂紋產(chǎn)生的原因：被焊材料淬透性較大在冷卻過(guò)程中受到人的焊接拉力作用時(shí)易裂開(kāi)；焊接時(shí)冷卻速度很快氫來(lái)不及逸出而殘留在焊縫中，氫原子結(jié)合成氫分子，以氣體狀態(tài)進(jìn)到金屬的細(xì)微孔隙中，并造成很大的壓力，使局部金屬產(chǎn)生很大的壓力而形成冷裂紋；焊接

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應(yīng)力拉應(yīng)力并與氫的析集中和淬火脆化同時(shí)發(fā)生時(shí)易形成冷裂紋。

防止措施：焊前預(yù)熱，焊后緩慢冷卻，使熱影響區(qū)的奧氏體分解能在足夠的溫度區(qū)間內(nèi)進(jìn)行，避免淬硬組織的產(chǎn)生，同時(shí)有減少焊接應(yīng)力的作用；焊接后及時(shí)進(jìn)行低溫退火，去氫處理，消除焊接時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力，并使氫及時(shí)擴(kuò)散到外界去；選用低氫型焊條和堿性焊劑或奧氏體不銹鋼焊條焊絲等，焊材按規(guī)定烘干，并嚴(yán)格清理坡口；加強(qiáng)焊接時(shí)的保護(hù)和被焊處表面的清理，避免氫的侵入；選用合理的焊接規(guī)范，采用合理的裝焊順序，以改善焊件的應(yīng)力狀態(tài)。

作者簡(jiǎn)介：

徐曉東（1971-），男，山東東營(yíng)人，大學(xué)本科，副經(jīng)理。

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第三篇：材料熱力學(xué)在焊接中的應(yīng)用

材料熱力學(xué)在焊接中的應(yīng)用

1.材料熱力學(xué)在呂鐵異種材料連接中的應(yīng)用

鋁及鋁合金具有比強(qiáng)度大、重量輕等特性“而鋼具有高強(qiáng)度、抗腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)”因此鋁和鋼的焊接結(jié)構(gòu)具有越來(lái)越廣泛的應(yīng)用前景。但對(duì)鋁/鋼異種金屬材料連接而言“兩者之間的固溶度很低”物理化學(xué)性能差異明顯“極易反應(yīng)生成一定厚度的Fe-Al金屬間化合物”，生成的金屬間化合物主要以脆性相為主, 根據(jù)二元相圖,鐵和鋁兩者相互作用可以形成Fe3Al , FeAl2 , Fe2Al5 與FeAl3等一系列金屬間化合物"。為進(jìn)一步探明鋁/鍍鋅鋼板界面反應(yīng)區(qū)的組織結(jié)構(gòu)與生成物和進(jìn)一步說(shuō)明在鋁/鋼異種金屬焊接過(guò)程中各Fe-Al金屬間化合物的生成機(jī)理，可以采用熱力學(xué)計(jì)算的方法，預(yù)測(cè)鋁/鍍鋅鋼板焊接接頭界面處各Fe-Al金屬間化合物相生成的可能性。

各種Fe-AL-金屬間化合物相的吉布斯標(biāo)準(zhǔn)自由能可表示為

純液態(tài)鐵的自由能為:

左式中的一項(xiàng)是體心立方晶格的鐵的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自

由能，第二項(xiàng)是具有磁性的鐵的吉布斯自由能，第三項(xiàng)是非磁性Bcc鐵轉(zhuǎn)化為液態(tài)鐵時(shí)的吉布斯自由能的變化

在二元組分體系中,某一組分的偏摩爾吉布斯自由能即為該組分的化學(xué)勢(shì),因此可得:

同理,可得AI的化學(xué)勢(shì)。金屬間化合物的吉布斯自由能變化計(jì)算和繪圖的結(jié)果如下圖所示：

通過(guò)計(jì)算可以得出Fe Al形成相的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能最大，當(dāng)溫度介于300~1500 K時(shí)，形成Fe Al的吉布斯自由能大于零，所以在焊接鋁和鋼的過(guò)程中Fe Al不可能生成Fe Al而其他化合物在此溫度區(qū)間內(nèi)均可形成。

另外，有關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)eAl2是一種亞穩(wěn)相，因而在焊接過(guò)程中，這種化合物也不可能生成。而Fe3Al的生成吉布斯自由能在溫度低于900 K時(shí)小于零，當(dāng)溫度超過(guò)900 K時(shí)大于零。且整個(gè)溫度范圍內(nèi)幾乎接近于零，說(shuō)明在溫度小于900 K時(shí)，該化合物在鋁鐵界面上可能生成，當(dāng)溫度超過(guò)900K時(shí)，該化合物在鋁鐵界面上不可能生成。由計(jì)算還可得Fe2Al5的吉布斯自由能變化比生成FeAl3的要小得多。根據(jù)吉布斯判據(jù)，吉布斯自由能的值越負(fù)，說(shuō)明反應(yīng)的自發(fā)性越強(qiáng)，故在鋁/鍍鋅鋼板焊接接頭界面處開(kāi)始形成的金屬間化合物可以認(rèn)是Fe2Al5此 外Fe2Al5相具有斜方型晶體結(jié)構(gòu)，沿C軸具有較多原子空位，AL原子容易占據(jù)此處，因此Fe2Al5長(zhǎng)大很快，在隨后的冷卻過(guò)程中Fe2Al5與多余的Al原子結(jié)合而生成層次不齊的Fe3Al相。通過(guò)上面的熱力學(xué)分析可知，在鋁/鍍鋅鋼板焊接接頭界面處可以生成Fe2Al5和FeAl3這兩種化合物相。

通過(guò)對(duì)Fe-Al金屬間化合物的熱力學(xué)計(jì)算，結(jié)果表明，在鋁/鋼異種金屬焊接界面處可以生成Fe2Al5和FeAl3兩種化合物相，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致。并且由于生成的Fe2Al5的吉布斯自由能變化比生成FeAl3的要小得多，故在界面上Fe2Al5要比FeAl3優(yōu)先生成，而FeAl3相是在熔體冷卻過(guò)程中Fe2Al5與Al原子結(jié)合而生成的。

2材料熱力學(xué)在研究焊縫形成過(guò)程中的應(yīng)用

研究鈦合金電子束焊接接頭相變的熱力學(xué)特征，從熱力學(xué)角度分析鈦合金電子束焊接接頭在不同的熱處理?xiàng)l件下形成不同組織結(jié)構(gòu)的機(jī)制，可以為通過(guò)改變熱處理制度控制鈦合金電子束焊接接頭相變的方法提供理論基礎(chǔ)。通過(guò)熱力學(xué)研究鈦合金電子束焊接接頭相變的熱力學(xué)特征表明，鈦合金電子束焊接接頭的相變驅(qū)動(dòng)力來(lái)源于新相馬氏體和母相的化學(xué)自由能差，形成的馬氏體貫穿整個(gè)晶粒，并且其取向呈一定的角度；低于Ms點(diǎn)的焊后熱處理只能使馬氏體長(zhǎng)大，而高于Ms點(diǎn)的焊后熱處理不僅使馬氏體長(zhǎng)大，還使部分β相成為飽和固熔體，并殘留在馬氏體片層之間。

總之，材料熱力學(xué)在焊接中有著重要的應(yīng)用，材料熱力學(xué)是研究焊縫成型與熔渣的重要理論基礎(chǔ)。焊縫成型過(guò)程中金屬的凝固是非?？斓?，在較大溫度梯度下組織轉(zhuǎn)變必然與其他不同，但它也不可例外的符合熱力學(xué)規(guī)律，因此利用熱力學(xué)研究焊縫成型過(guò)程及產(chǎn)物是可靠的。熱力學(xué)在焊接熔渣的活度研究方面也有著重要的應(yīng)用，由于焊劑的復(fù)雜性研究各個(gè)成分的活性，從而確定各成分的作用與配比，以有助于焊接質(zhì)量的提高。利用材料熱力學(xué)的知識(shí)研究氣體夾雜等對(duì)焊縫的影響方面也是和有用的。

第四篇：超聲波焊接工程師崗位職責(zé)

1.給技術(shù)員培訓(xùn)超聲波技術(shù)。

2.超聲波機(jī)器評(píng)估，改善。

3.超聲波模具驗(yàn)收。

4.解決生產(chǎn)中超聲波質(zhì)量問(wèn)題。

第五篇：超聲波技術(shù)在食品行業(yè)中的應(yīng)用

超聲波技術(shù)在食品行業(yè)中的應(yīng)用

江玉龍，王歡，杜新剛，趙兵

北京弘祥隆生物技術(shù)股份有限公司，北京，100085

摘要：超聲波具有空化作用、機(jī)械效應(yīng)以及熱效應(yīng)等，作為輔助手段廣泛應(yīng)用于食品行業(yè)，如超聲輔助提取、超聲滅菌、超聲乳化、超聲結(jié)晶、超聲干燥等。本文綜述了超聲波在食品行業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：超聲波，食品，超聲提取，超聲滅菌，超聲乳化，超聲結(jié)晶，超聲干燥

超聲波是頻率在20KHz以上的聲波，它不能引起人的聽(tīng)覺(jué)，是一種機(jī)械振動(dòng)在媒質(zhì)中的傳播過(guò)程，具有聚束、定向、反射、透射等特性，它在媒質(zhì)中主要產(chǎn)生兩種形式的振動(dòng)即橫波和縱波，前者只能在固體中產(chǎn)生，而后者可在固、液、氣體中產(chǎn)生。作為一種物理能量形式，超聲波廣泛應(yīng)用于金屬探傷、水下定位、醫(yī)學(xué)診斷與治療、藥學(xué)、工業(yè)、化學(xué)與化工過(guò)程、環(huán)境保護(hù)、食品工業(yè)、生物工程等方面?？栈?yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械作用是超聲技術(shù)應(yīng)用的理論依據(jù)。當(dāng)大能量的超聲波作用于介質(zhì)時(shí)，介質(zhì)被撕裂成許多小空穴，這些小空穴瞬時(shí)閉合，并產(chǎn)生高達(dá)幾千個(gè)大氣壓的瞬間壓力，即空化現(xiàn)象。超聲波在食品加工的各個(gè)環(huán)節(jié)均有用武之地，本文就其目前的在食品行業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀加以綜述。超聲波輔助提取

超聲波對(duì)各種成分的提取分離的強(qiáng)化作用主要源于空化作用和機(jī)械效應(yīng)，超聲空化現(xiàn)象中微小氣泡的爆裂會(huì)產(chǎn)生極大的壓力，使植物細(xì)胞壁及整個(gè)生物體的破裂在瞬間完成，縮短了破碎時(shí)間，同時(shí)超聲波產(chǎn)生的振動(dòng)作用加強(qiáng)了胞內(nèi)物質(zhì)的釋放、擴(kuò)散和溶解，可顯著提高提取效率。與常規(guī)提取方法相比，超聲波輔助提取技術(shù)具有提取效率高、提取時(shí)間短、能耗低以及產(chǎn)品收率高等優(yōu)點(diǎn)。在有效成分提取過(guò)程中，細(xì)胞的破壁、溶質(zhì)的擴(kuò)散和平衡速度等與單位面積的超聲功率相關(guān)，而且均會(huì)對(duì)提取效率和回收率產(chǎn)生影響，因此一般選用低頻大功率超聲。超聲輔助提取技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用已十分廣泛，特別是在實(shí)驗(yàn)室中小規(guī)模的 研究。但由于超聲波的衰減現(xiàn)象嚴(yán)重，在一定程度上制約了超聲波的工業(yè)化應(yīng)用。為解決超聲波工程放大的難題，人們進(jìn)行了許多開(kāi)發(fā)嘗試。在眾多解決方案中，北京弘祥隆生物技術(shù)股份有限公司開(kāi)發(fā)的循環(huán)式超聲提取方法最為有效。該技術(shù)能使超聲波與物料充分接觸，超聲波利用率達(dá)到100%，所有物料循環(huán)通過(guò)超聲場(chǎng)的有效范圍，成功的解決了超聲提取工程放大的難題，大大拓寬了超聲波技術(shù)的應(yīng)用范圍。該公司設(shè)備適用于各類(lèi)有效成分的提取，特別是不穩(wěn)定性成分的提取。以竹節(jié)三七為原料提取三七總皂苷，采用HF-2B循環(huán)超聲提取機(jī)在室溫下提取2次每次30min的提取得率為7.6%，高于80℃浸提3次每次1.5h的得率5.3%[1]。在大豆豆粕總皂苷的提取研究中，CTXNW-2B循環(huán)超聲提取機(jī)25℃提取15min的得率（4.3%）高于乙醇回流5h的產(chǎn)率（3.4%）[2]。從甘草中提取甘草多糖，在相同條件下（65℃，1h）循環(huán)超聲提取的得率（9.6%）為水浸提（3.0%）的3.2倍[3]。在沙棘總黃酮的研究中，循環(huán)超聲提取20min的得率（2.1%）高于索氏提取3h（1.9%）[4]。利用循環(huán)超聲提取技術(shù)從紫蘇籽中提取籽油，其45℃提取1.5h與75℃索氏提取6h的得率相當(dāng)[5]。在藻藍(lán)蛋白的提取研究中，循環(huán)超聲20℃提取1.5h的得率為凍融提取2.5h的4.2倍[6]。2 超聲波殺菌

傳統(tǒng)的熱殺菌技術(shù)由于溫度過(guò)高，容易導(dǎo)致食品營(yíng)養(yǎng)成分和風(fēng)味的損失，而超聲波、高壓等非熱殺菌技術(shù)則不存在這樣的問(wèn)題。當(dāng)采用超聲波處理食品時(shí)，由于超聲波的空化作用，在介質(zhì)中會(huì)產(chǎn)生縱波，即交替壓縮和膨脹的區(qū)域，壓力的變化會(huì)在介質(zhì)中形成氣泡。這些氣泡在膨脹過(guò)程中有更大的表面積，增加了氣體的擴(kuò)散，在這一過(guò)程中會(huì)使分子產(chǎn)生激烈碰撞，生產(chǎn)沖擊波，導(dǎo)致局部區(qū)域溫度和壓力的瞬間升高。這種內(nèi)爆導(dǎo)致的壓力改變是超聲波殺菌的主要原因[7]。根據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道，超聲波對(duì)如下微生物有殺傷效果：李斯物單胞菌、沙門(mén)氏菌、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、枯草牙孢桿菌等[8]。在食品工業(yè)，單獨(dú)使用超聲波殺菌并不能完全滿(mǎn)足要求，將超聲與其他滅菌技術(shù)聯(lián)合使用時(shí)有更好的效果，特別是與熱處理和壓力處理等相結(jié)合[9]。3 超聲波乳化和均質(zhì)

乳化是一種液體以極微小液滴均勻地分散在互不相溶的另一種液體中，形成乳濁液的過(guò)程。超聲乳化是利用超聲的空化作用和機(jī)械效應(yīng)，剪切大分子或液體 2 中的分散相，使其均質(zhì)達(dá)到乳化的效果；此外，超聲波的作用還能夠使一些不溶于水的物質(zhì)活性增加，從而在水中分散均勻或溶解，在幾乎不使用穩(wěn)定劑的情況下保持乳濁體系的穩(wěn)定[10]。與其他方法相比，超聲乳化具有許多優(yōu)點(diǎn)：(1)所形成的乳液平均液滴尺寸小(0.2?2μm)，液滴尺寸分布范圍窄(0.1?10μm)；(2)濃度高，所形成的乳液更加穩(wěn)定，純?nèi)橐簼舛瓤沙^(guò)30％，外加乳化劑可高達(dá)70％；(3)可以控制乳狀液的類(lèi)型，在超聲作用下O/W(水包油)和W/O(油包水)型乳液都可制備；(4)生產(chǎn)乳液所需功率小[11]。新鮮牛奶中含有大量粒度大小不等的脂肪球，其上浮會(huì)在牛奶表面形成奶油層，使牛奶產(chǎn)生分層現(xiàn)象。牛奶的均質(zhì)處理就是要擊碎牛奶中的脂肪球，使脂肪球的大小顯著降低，由2.79～3.08μm降至0.57～0.95μm，使上浮力減小甚至消失，從而防止牛奶的分層，達(dá)到使牛奶均一化的效果。當(dāng)超聲波頻率為40 kHz，功率0.8W／cm2時(shí)，超聲波對(duì)牛奶的乳化效果最為理想[12]。4 超聲波結(jié)晶

超聲波能夠強(qiáng)化晶體生長(zhǎng)，加速起晶過(guò)程。與其他刺激起晶法和投晶種法相比，超聲起晶所要求的過(guò)飽合度較低，晶體生長(zhǎng)速度快，所得晶體均勻、完整，成品晶體尺寸分布范圍小。在制藥行業(yè)中為了得到細(xì)小而且均勻的顆粒，已將超聲用于生產(chǎn)口服液或注射液。超聲強(qiáng)化結(jié)晶也是改變?cè)S多食品特性的有效工具，如膳食脂肪、巧克力、冰淇淋的特性修飾等[13]。此外，超聲結(jié)晶技術(shù)還可以用于控制速凍食品冰晶的形成[14]。超聲波可以加快熱量傳導(dǎo)，使食品冷凍速度加快，并有效防止由于冰晶生長(zhǎng)而造成的細(xì)胞組織破裂，避免解凍后的組織結(jié)構(gòu)軟化和細(xì)胞液外流[15]。超聲波還能防止在結(jié)晶過(guò)程中晶體在管路上過(guò)度沉積，是一種最佳的綠色防垢技術(shù)。趙茜等[16]以葡萄糖為例，研究了超聲波用于不同異構(gòu)體結(jié)晶成條件，給出了超聲波用于食品結(jié)晶成核的一般結(jié)論。李文釗等研究了超聲波對(duì)核黃素結(jié)晶的影響，結(jié)果表明超聲波能促進(jìn)球狀核黃素結(jié)晶的形成，并使產(chǎn)品流散性提高[17]。杭方學(xué)等[18]研究了引入超聲后對(duì)穿心蓮內(nèi)酯溶析結(jié)晶過(guò)程的影響，結(jié)果表明，超聲波顯著降低了結(jié)晶誘導(dǎo)期，誘導(dǎo)期隨著超聲功率的增加而縮短。5 超聲波干燥

由于傳統(tǒng)干燥技術(shù)需要采用高溫，容易使食品變形、老化，風(fēng)味喪失，使保 3 健食品和功能食品的有效成分損失。超聲干燥技術(shù)解決了上述難題。其通過(guò)超聲本身所具有的空化作用、機(jī)械效應(yīng)、熱效應(yīng)等影響物料本身的結(jié)構(gòu)，降低水分轉(zhuǎn)移阻力，有效去除結(jié)合水，從而加速水分的去除，降低水含量，干燥食品[19]。Garcia Perez JV.等[20]通過(guò)對(duì)干燥過(guò)程進(jìn)行微波強(qiáng)化、紅外線(xiàn)強(qiáng)化、射頻強(qiáng)化和超聲波強(qiáng)化后效果的比較，發(fā)現(xiàn)超聲波更適用于低溫干燥，它不會(huì)引起產(chǎn)品溫度的顯著升高。超聲用于食品干燥常與熱風(fēng)干燥相偶聯(lián)，通過(guò)超聲作用將物料內(nèi)部的結(jié)合水轉(zhuǎn)移到物料表面，再熱風(fēng)帶走，可顯著提高干燥速度，縮短干燥時(shí)間，如在55℃下干燥胡蘿卜，干燥到原來(lái)重量的10％，使用超聲波只需要50 min，而不使用超聲波需要2 h；在55℃下干燥蘑菇，干燥到相同的含水量，所需的時(shí)間只是熱風(fēng)單獨(dú)干燥的1/3；在55℃下干燥蘋(píng)果，干燥到原來(lái)重量的6％，使用超聲波是不使用超聲波所用時(shí)間的40％[19]。此外，超聲技術(shù)也與噴霧干燥、冷凍干燥等干燥技術(shù)相偶聯(lián)。6 結(jié)論

超聲技術(shù)具有高效、節(jié)能等其他技術(shù)無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已在食品行業(yè)中廣泛應(yīng)用。但相關(guān)設(shè)備的研發(fā)相對(duì)滯后，尤其是超聲結(jié)晶、超聲乳化、超聲滅菌國(guó)內(nèi)尚無(wú)生產(chǎn)型設(shè)備，且現(xiàn)有設(shè)備成本高，自動(dòng)化程度低，因此，新設(shè)備的研制必將成為該領(lǐng)域新的熱點(diǎn)。

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