本發(fā)明屬于焊接質量檢測
技術領域：
，具體涉及一種基于熱傳導方程的同種焊接件焊接質量檢測方法。
背景技術：
：焊接是工業(yè)上廣泛使用的一種不可拆的連接方式，它是將需要連接的金屬零件在連接處局部加熱至熔化或用熔化的金屬材料填充，或用加壓等方法使其熔合連接在一起，焊接具有施工簡單，連接可靠等優(yōu)點。在所有運用焊接方法進行構件組裝、結構安裝、機械生產(chǎn)、船舶制造的領域，焊接質量檢測是必不可少的環(huán)節(jié)。焊接質量檢測方法可分為無損檢測法與有損檢測法。無損檢測法與有損檢測法相比，具有勿庸置疑的優(yōu)勢。目前的焊接質量無損檢測方法主要包括：滲透檢驗、磁粉檢驗、射線檢驗、超聲波檢查等。滲透檢驗是利用帶有熒光染料或紅色染料的滲透劑的滲透作用，顯示缺陷痕跡的無損檢驗法，常用的有熒光探傷和著色探傷。將擦洗干凈的焊件表面噴涂滲透性良好的紅色著色劑，待滲透到焊縫表面的缺陷內(nèi)，將焊件表面擦凈。再涂上一層白色顯示液，待干燥后，滲入到焊件缺陷中的著色劑由于毛細作用被白色顯示劑所吸附，在表面呈現(xiàn)出缺陷的紅色痕跡。滲透檢驗要求焊接件表面光潔，檢驗效率低。磁粉檢驗是將焊件在強磁場中磁化，使磁力線通過焊縫，遇到焊縫表面或接近表面處的缺陷時，產(chǎn)生漏磁而吸引撒在焊縫表面的磁性氧化鐵粉。根據(jù)鐵粉被吸附的痕跡就能判斷缺陷的位置和大小。磁粉檢驗僅適用于檢驗鐵磁性材料表面或近表面處的缺陷。射線檢驗有x射線和y射線檢驗兩種。當射線透過被檢驗的焊縫時，如有缺陷，則通過缺陷處的射線衰減程度較小，因此在焊縫背面的底片上感光較強，底片沖洗后，會在缺陷部位顯示出黑色斑點或條紋。x射線照射時間短、速度快，但設備復雜、費用大，穿透能力較y射線小，被檢測焊件厚度應小于30mm。而y射線檢驗設備輕便、操作簡單，穿透能力強，能照投300mm的鋼板。但檢測小于50mm以下焊縫時，靈敏度不高。超聲波檢驗是利用超聲波能在金屬內(nèi)部傳播，并在遇到兩種介質的界面時會發(fā)生反射和折射的原理來檢驗焊縫內(nèi)部缺陷的。當超聲波通過探頭從焊件表面進入內(nèi)部，遇到缺陷和焊件底面時，發(fā)生反射，由探頭接收后在屏幕上顯示出脈沖波形。根據(jù)波形即可判斷是否有缺陷和缺陷位置。由于探頭與檢測件之間存在反射面，因此超聲波檢查時應在焊件表面涂抹耦合劑。超聲波檢查要求焊接處表面平整且足夠大，否則探頭無法放置。對于大批量同種焊接件，傳統(tǒng)焊接質量無損檢測方法，其檢測設備復雜，檢測工序繁瑣，檢測成高，檢測效率低。并且傳統(tǒng)焊接質量無損檢測方法受到焊接件材料、厚度等諸多因素的限制。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種基于熱傳導方程的同種焊接件焊接質量檢測方法，其能夠快速、高效檢測同種焊接件焊接質量是否合格，省去傳統(tǒng)焊接質量無損檢測繁瑣工序，簡單經(jīng)濟、檢測效率高。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種基于熱傳導方程的同種焊接件焊接質量檢測方法，所述熱傳導方程為傅里葉熱傳導方程，如下式：式中：δq為傳導熱量，λ為導熱系數(shù)，表示沿x方向的溫度變化率，δs為傳熱截面積，δt為傳熱時間；基于熱傳導方程的同種焊接件焊接質量檢測方法包括如下步驟：步驟一，對于同種批量焊接件，待其冷卻至室溫后，選取n個焊接件，在該n個焊接件焊縫的一側采用穩(wěn)定熱源對焊接件施加熱能，同時在焊縫的另一側設置測溫點，每間隔時間δt1，測一次該測溫點溫度，計算出該測溫點溫度相對室溫的升高值，并記錄；步驟二，對于步驟一中選取的n個焊接件進行力學拉伸實驗來判斷焊接質量是否合格，對于滿足設計最低要求的焊接件作為標準件，其步驟一中測溫點相對室溫的升高值δt1作為標準值；步驟三，待檢測的焊接件冷卻至室溫后，在其焊縫的一側采用與步驟一中相同熱源對焊接件施加熱能，同時在焊縫的另一側設置測溫點，且控制熱源以及測溫點在焊接件上的位置與步驟一中相同，每間隔時間δt1，測一次該測溫點溫度，計算出該測溫點溫度相對室溫的升高值δt2，并記錄；步驟四，將步驟三中記錄的溫度升高值δt2與步驟二中標準件的溫度升高值δt1比較，δt2等于δt1，判斷焊接質量合格，δt2小于δt1，判斷焊接質量不合格。由上述技術方案可知，本發(fā)明基于傅里葉熱傳導公式，對焊接質量進行檢測，當焊縫內(nèi)部有裂紋、氣孔或焊接不飽滿時，焊縫處的傳熱截面積δs小于標準值，當焊縫內(nèi)部有夾渣時，因為夾渣的綜合導熱系數(shù)λ小于焊體，這些都導致傳熱時間δt內(nèi)傳過焊縫的熱能δq減小，從而導致測溫點的溫度升高值低于標準值，據(jù)此可判斷焊接質量存在問題。該基于熱傳導方程的同種焊接件焊接質量檢測方法與傳統(tǒng)焊接質量無損檢測方法相比，無需復雜設備及工序，對于大批量同種焊接件的焊接質量檢測，其檢測效率更高，成本更低。并且本發(fā)明方法沒有檢測厚度的限制。進一步的，所述熱源與測溫點的連線與焊縫中心線垂直。進一步的，所述測溫點到焊縫中心線的距離大于熱源到焊縫中心線的距離。熱量從熱源通過焊縫傳遞到測溫點，測溫點到焊縫中心線的距離大于熱源到焊縫中心線的距離，可以檢測更寬范圍內(nèi)的焊縫的焊接質量。進一步的，步驟一和步驟三中采用激光照射燈照射焊接件，對焊接件施加熱能。激光照射燈方向性強，對焊接件施加熱源穩(wěn)定。進一步的，步驟一和步驟三中間隔時間δt1為3秒。進一步的，步驟一和步驟三中采用接觸式測溫儀或紅外線測溫儀測出測溫點溫度。附圖說明圖1是本發(fā)明同種焊接件焊接質量檢測方法的流程示意圖；圖2是實施例中對鋼管焊接質量的檢測示意圖；圖3是實施例中對鋼板焊接質量的檢測示意圖；圖4是實驗中焊接件鋼管a和鋼管b的傳熱特性曲線圖；附圖中，1-焊接件；2-焊縫；3-熱源；4-測溫點。具體實施方式下面將結合附圖對本發(fā)明技術方案的實施例進行詳細的描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術方案，因此只作為示例，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。一種基于熱傳導方程的同種焊接件焊接質量檢測方法，所述熱傳導方程為傅里葉熱傳導方程，如下式：式中：δq為傳導熱量，λ為導熱系數(shù)，表示沿x方向的溫度變化率，δs為傳熱截面積，δt為傳熱時間。以焊接件1為鋼管、鋼板為例，如圖1至圖3所示，本發(fā)明所述的基于熱傳導方程的同種焊接件焊接質量檢測方法是按下列步驟進行：步驟一，對于同種批量焊接件1，待其冷卻至室溫后，選取n個焊接件1，在該n個焊接件焊縫2的一側采用穩(wěn)定熱源3對焊接件施加熱能，同時在焊縫2的另一側設置測溫點4，每間隔時間δt1，測一次該測溫點溫度，計算出該測溫點4溫度相對室溫的升高值，并記錄；步驟二，對于步驟一中選取的n個焊接件1進行力學拉伸實驗來判斷焊接質量是否合格，對于滿足設計最低要求的焊接件1作為標準件，其步驟一中測溫點4相對室溫的升高值δt1作為標準值；步驟三，待檢測的焊接件1冷卻至室溫后，在其焊縫2的一側采用與步驟一中相同熱源3對焊接件1施加熱能，同時在焊縫2的另一側設置測溫點4，且控制熱源3以及測溫點4在焊接件1上的位置與步驟一中相同，每間隔時間δt1，測一次該測溫點4溫度，計算出該測溫點4溫度相對室溫的升高值δt2，并記錄；步驟四，將步驟三中記錄的溫度升高值δt2與步驟二中標準件的溫度升高值δt1比較，δt2等于δt1，判斷焊接質量合格，δt2小于δt1，判斷焊接質量不合格。所述熱源3與測溫點4的連線與焊縫2中心線垂直。且所述測溫點4到焊縫2中心線的距離大于熱源3到焊縫2中心線的距離。步驟一和步驟三中采用激光照射燈照射焊接件1，對焊接件1施加熱能。步驟一和步驟三中間隔時間δt1為3秒。步驟一和步驟三中采用接觸式測溫儀或紅外線測溫儀測出測溫點4溫度。步驟四，當焊縫內(nèi)部有裂紋、氣孔或焊接不飽滿時，焊縫處的傳熱截面積δs小于正常值，當焊縫內(nèi)部有夾渣時，因為夾渣的綜合導熱系數(shù)λ小于焊體，這些都導致傳熱時間δt內(nèi)傳過焊縫的熱能δq減小，從而導致測溫點的溫度升高值低于標準值，據(jù)此可判斷焊接質量存在問題。將步驟三中記錄的溫度升高值δt2與步驟二中標準件的溫度升高值δt1比較，δt2等于δt1，判斷焊接質量合格，δt2小于δt1，判斷焊接質量不合格。為了驗證本發(fā)明基于熱傳導方程的同種焊接件焊接質量檢測方法，發(fā)明人做了大量實驗，實驗中，以外徑為45mm，壁厚為3mm的鋼管焊接件為實驗對象，實驗過程如下：在剛管a和鋼管b焊縫的一側施加熱能，焊縫的另一設置測溫點，控制熱源與測溫點位置相同，每間隔3秒分別測出，鋼管a和鋼管b測溫點的溫度升高值，結果如下表所示：間隔時間03s6s9s12s鋼管a升高溫度024.26.59鋼管b升高溫度01.53.24.86.5表中數(shù)據(jù)繪制成傳熱特性曲線圖，如圖4所示，橫坐標表示間隔時間，縱坐標表示測溫點溫度升高值。從圖中可以看出焊接件鋼管b，檢測出測溫點的溫度升高明顯比焊接件鋼管a慢。對焊接件鋼管a進行受拉試驗，破壞拉力值為370kn，符合設計要求，對焊接件鋼管b進行受拉試驗，破壞拉力值僅289kn，不符合設計要求，說明焊接件鋼管b焊接質量存在問題。最后說明的是，以上優(yōu)選實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實施例已經(jīng)對本發(fā)明進行了詳細的描述，但本領域技術人員應當理解，可以在形式上和細節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權利要求書所限定的范圍。當前第1頁12