[发明专利]基于量子点红外荧光显示技术的焊缝检测方法

说明书

技术领域

本发明属于金属焊缝无损检测技术领域，涉及利用半导体量子点红外荧光显示的检测过程，特别是一种能够无损检测纳米级金属焊缝的方法。

背景技术

在铁路桥梁建设、城市楼房建设、石油化工等诸多方面的施工中，都会涉及到大量的金属管道及金属钢板的铺设工作，管道或者其他金属之间的连接大多采用焊接方法进行施工。但是为了保证金属焊接的工程质量，就需要对焊接结果进行评估和无损检测。

目前的焊接质量检测方法主要有三种：在焊接过程中通过对焊接出现的各种光电磁信号及焊接状态进行监测，估计焊缝质量；通过红外无损检测手段对焊后焊缝内部缺陷进行检测；通过基于摄像头的视觉方法对焊后焊缝表面缺陷进行检测等。

更传统的检测方法有磁粉检测、超声检测、射线检测，电磁涡流检测等，近些年来又出现了金属磁记忆检测。

超声法对焊缝表层检测较为有效，检测时需要耦合剂，效率较低。射线检测时必须采取安全防护措施，以防止对检测人员身体的伤害。涡流检测建立在电磁感应基础之上，其实质是检测线圈阻抗的变化，若焊缝存在缺陷，就会产生涡流的磁场强度和分布，使线圈阻抗发生变化，通过检测这个变化就可以检测到焊缝缺陷，但是整个过程非常繁琐，实现起来有一定的难度。电磁涡流检测技术只适合检测已存在的焊缝内部缺陷，而对于发现和预测缺陷产生的部位、因材料疲劳产生突发性破坏问题则无能为力。金属磁记忆检测技术到可以弥补这方面的不足。金属磁记忆检测技术是基于金属磁记忆效应而发展起来的，金属磁记忆效应是指铁磁性金属(常见的钢铁等)零件在加工过程中，由于受载荷和地磁场共同作用，在应力和变形集中区域会发生具有磁致伸缩性质的磁畴定向和不可逆的重新取向，这种磁状态的不可逆变化在工作载荷消除后仍然能保存下来，记录该处的微观缺陷或应力集中的情况。通过检测被测件的磁场强度和磁场梯度分布情况即可确定应力集中或存在缺陷的位置。但是如果金属中加入了掺杂，就会改变原有的磁记忆状态，这种检测方法就会出现一定的误差，影响检测的结果。

以上技术可以看出，在现有的检测方法中，既有优点又有缺点。大多只适用于金属表面的缺陷检测，或者检测精度太低无法达到所需的要求。能够进行深层检测的超声检测法对表面微米及纳米级的裂缝反应不灵敏。视觉成像法较为准确，但是图像的提取与处理过程又非常繁琐。对于金属焊缝深层的缺陷与纳米级微小缺陷的检测手段还欠缺。对于批量化生产和焊接检测，急需一种简洁、快速、高精度的检测方法。

发明内容

本发明目的是解决现有技术中存在的检测精度低，检测过程繁琐的问题，提供一种新的基于量子点红外荧光显示技术的焊缝检测方法。该本方法是在不破坏焊缝的前提下检测焊缝的缺陷，属于无损检测范畴。

本发明提供的基于量子点红外荧光显示技术的焊缝检测方法所涉及的检测过程包括：

(1)焊区表面的初步清理，去除焊区表面杂质对检测结果的干扰；

(2)量子点红外荧光材料的加入，在焊缝区表面均匀地涂一层渗透剂胶体，胶体内部含有量子点材料，随着胶体的渗透作用量子点也会随之进入到缺陷的内部；

(3)扩束红外激光光束扫描，实现激光能量对红外荧光材料的激发辐射；

(4)红外探测器检测，实现图像的采集，获取包含缺陷部位的焊接区红外辐射热像图像；

(5)缺陷记录与分析，由图像的预处理过程，对缺陷的大小、形状及面积进行统计与分析，实现位置缺陷的预测功能。

第1步所述初步清理过程采用的是有机溶剂丙酮，经清理后可有效去除焊区表面有机物，排除杂志有机物存在红外辐射的干扰。

第2步所述量子点红外荧光材料的加入中，所述的量子点红外荧光材料的制作过程是以胶体为载体，在缺陷的内部胶体作为量子点材料的固定剂，当胶体渗透到焊缝缺陷处以后，量子点材料也会随之进入到缺陷深处，在后期表面的清理过程中量子点材料仍然可以存在于缺陷处，可以保证在检测过程中不会有缺陷被遗漏掉。

所用量子点的线度在5nm～8nm，红外辐射波长为850nm，由于其线度非常小，因此可进入到5nm～100nm的缺陷中，实现纳米级缺席的检查。