建筑钢结构焊缝超声波检测技术探析李静

建筑钢结构焊缝超声波检测技术探析李静

李静

32083019881007xxxx江苏省无锡市214100

摘要：本文在探究了钢结构焊缝类型和焊缝内部缺陷的基础上上分析了超声波检测工艺及技术要点，并研究了超声波在焊缝内部缺陷检测中的应用，以供参考。

关键字：钢结构焊缝类型；焊缝内部缺陷；超声波检测工艺

一、前言

钢结构在建筑中运用广泛，为了让不相连的钢结构固连，操作中会产生焊缝。焊缝质量难以靠肉眼识别，所以在检测时需要运用特别的技术手段，在众多检测技术中，超声波探伤技术在钢结构焊缝内部缺陷检测中应用最广，文章将以此为例，探讨焊缝类型和超声波探伤实现方法。

二、钢结构焊缝类型和焊缝内部缺陷

焊缝是在本不相连的钢结构连接到一起时加工产生的，这种方式可以使钢结构具有大跨度、造型美观的特性，完成其它材料无法完成的建筑任务。焊缝由于是人为形成的，所以会产生不同的质量缺陷，将会影响钢结构工程总体质量的高低和安全问题。在实际焊接中，焊缝缺陷分为表面缺陷和内部缺陷，表面缺陷容易发觉，包括气孔、烧穿等，可以被人直观感知，内部缺陷包括熔合度低、未焊透或者产生裂纹等都是不易被察觉的，需要特别的检测技术来检测损伤。

1、焊缝类型及坡口型式

钢结构有门式钢架体系和网架空间结构体系，其中前者应用更为广泛。前者使在母材边缘对齐的情况下，沿着边缘进行焊接，这种焊缝在外观上只有一条线突出，而后者是指母材呈T型放置后焊接焊缝呈T型。在坡口的处理上，接头处的坡口为了让焊缝更为美观均匀，主要对应薄板、中厚板、厚板、T型对接等有I型、V型、X型、K型等坡口类型，满足不同工况的需求。

2、常见内部缺陷

超声波检测主要针对于内部缺陷进行探伤，受工艺和环境因素影响，焊缝内部缺陷主要有气孔，夹渣、未焊透、未熔合和裂纹等。在缺陷性质上，单个气孔、点状夹渣属一般缺陷，对焊缝整体强度度影响较小。群状气或不规则状夹渣、未焊透、未熔合、裂纹属严重缺陷，会严重降低焊缝整体强度等性能。

三、超声波检测工艺及技术要点

1、工艺流程

首先对工艺卡编制，调试检测器材，然后对焊缝表面进行检查以及超声波检测，最后要对缺陷进行判断、审核返修复探以及签发检测报告等一系列流程。

2、检测工艺和检测技术

（一）、焊缝的检测面。采用一次反射法检测时，由于焊缝的本身就是检测区的宽度，并且焊缝两侧各相当于母材厚度30%的区域，其中最小的一段为10mm，最大的一段为20mm因此探头的移动区要大于1.25P（P=2KT），如果采用直射法时，探头的移动区则应该大于0.75P。在箱形柱和支撑的内横隔板中，其主要采用的是直探头为主，斜探头为辅的探伤方式，其检测的主要内容是，电渣焊的内隔板与壁板之间是否发生了熔透的现象。

（二）、仪器的校准和复核：每隔6个月，就要对仪器的水平线性和垂直线性进行一次测定；在进行检测之前，要对仪器和探头系统进行测定。在使用斜探头进行检测之前，要在对斜探头的前沿距离、K值、主声束偏离，调节或复核扫描量程以及扫查灵敏度等方面进行检测过后，才能够进行使用斜探头的检测工作；在检测过程中，对仪器和探头系统的复核工作，当发生了无故改变了校准后的探头、耦合剂以及仪器调节旋钮时，以及当怀疑扫描量程或扫查灵敏度发生了变化时；还有连续工作4小时以上和工作全部完成之后，并结束时，就应该及时对系统进行复核；检测结束之前，对仪器和探头系统进行复核。

（三）、焊缝的距离－波幅曲线的绘制。在绘制曲线时，要根据所用探头和仪器在试块上实测的数据来进行，这类曲线族的组成部分，包括有评定线、定量线和判废线。对于这类工程而言，在选择距离－波幅曲线的灵敏度时，要按照B级检验标准来进行

（四）、检测方法：斜探头探伤灵敏度相较于评定线灵敏度来说，前者要更大一些，通过将直探头对准CBⅡ－2平底孔试块的φ5平底孔以及按照第一次回波调整到满刻度的50%来确定基准探伤灵敏度的方式，对直探头的灵敏度进行调整；耦合方式采用直接接触法；要保证探头的移动速度小于150mm/s以及每相邻两次探头的移动间隔至少要有探头宽度10%的重叠；灵敏度补偿。耦合补偿指的是在进行检测，或是定量缺陷的时候，应该要对那些由于表面粗糙度所引起的耦合损失进行补偿。而衰减补偿则是对由于材质衰减而引起的检测灵敏度和缺陷定量的误差进行补偿；对接焊缝检测方法。在检测面上，斜探头的放置方式是，与焊缝中心线保持垂直，并且作锯齿型扫查，要不断的前后移动探头，以此来确保能够扫查到全部的焊接接头截面，同时，还要在探头垂直焊缝保持前后移动时进行10°～15°的左右转动。可以采用以下四种扫查基本方式来观察缺陷动态波形和区分缺陷信号或伪缺陷信号，以及确定缺陷的位置、方向和形状，即前后、左右、转角、环绕四种类型。

四、超声波在焊缝内部缺陷检测中的应用

1、对接焊缝的探伤方法

初探，把已经调好的DAC曲线探伤灵敏度提高。保证评定线在示波屏20%的高度以上，调整好补偿增益。在探伤过程中选择锯齿形的或者平行的扫查方法，探头快速扫查整条焊缝，这是要密切关注示波屏上反射回来的信息，如果发现有超过平顶线的波幅做好相应的标记。为下一步测量缺陷做准备。

为了检测出焊缝可能出现的横向或者斜横向的缺陷，在探头扫查过程中要采用斜平行扫查和平行扫查两种方式，斜平行扫查主要应用与带有余高的焊缝，而平行扫查则应用于余高被磨平的焊缝中。斜平行扫查的探头在焊缝余高的两侧进行扫查，在扫查中要控制高中心轴线。并将其控制在距离焊缝方向10°到15°的夹角。沿着焊缝边缘做斜平行扫查，具体的步骤如图1所示：

图1斜平行扫查

斜平行扫查方法是超声波探伤过程中基础的扫查方法，在实际的检测过程中要结合多种扫查方式来完成探伤，但是在扫查过程中无论选择什么样的扫查方式，都要把扫查速度控制在150mm/s以内。重复扫查的探头需要有20%的重叠率。才能提高检测的准确性，避免发生遗漏。

精探，第二次扫查方式称为精探，也就是扫查方式和初探一样，但是放慢了扫查的速度，在初探过程中做出标记的位置进行仔细扫查，找到出现缺陷的部位以便进行相关的处理。在精探过程中需要综合采用前后扫查、左右扫查、转角扫查、环绕扫查四种方式结合使用，才能保证检测结果的准确性。

复探，就对初探和精探的经过进行反复审查和验证，在扫查过程中和初探精探的扫查方式相同，但是要适当的提高扫查速度。

2、T型焊缝的探伤方法

T型焊缝在焊接过程中选择的坡口形式主要是单边V型和K型坡口。如果选择埋弧焊进行焊接，工件的厚度在14mm以下，可以不用开坡口，但是需要留出一定的间隙，在焊接学中称这中情况为I型坡口。

T型焊缝是建筑钢结构中经常施工的一种焊接方式，具有很强的稳定型，但是给焊缝的探伤造成一定的难度。在T型焊缝探伤选择中要选择如图2所示的探测方式：

图3T型焊缝探头、探测位置示意图

在T型焊缝探伤检测过程中需要应用多种探头方式才能完成，首先要采用斜探头，在位置1和位置2的腹板探测中需要通过斜探头的方式进行探伤；然后要采用直探头的方式在位置3也就是翼板外侧通过直探头额方式进行探伤；其次需要采用斜探头利用一次波在位置4翼板外侧进行探伤；最好采用KI斜探头的方式利用二次波对位置5翼板内侧进行探伤。

五、结束语

综上所述，针对无损检测在我国建筑钢结构中应用的现状和存在的问题，应加大各无损检测探伤方法检测涵盖的范围，使其能很好地包容各种情况下的焊缝检测，特别是要加强在建筑钢结构行业上应用很广的超声波探伤的研究。同时那些由于钢结构焊缝存在内部质量问题造成的工程的潜在危机，也得到了有效的避免。对保障建筑钢结构安全方面，起到了十分积极的作用。

参考文献：

[1]卢琴玉.超声波探伤在建筑钢结构检测中的应用[J].福建建材，2011，04：30-32.

[2]陈启喆.超声波探伤在建筑钢结构检测中的应用[J].中华建设，2011，08：174-175.