建筑钢结构检测中超声波探伤的应用

建筑钢结构检测中超声波探伤的应用

袁武

身份证号码：44162319870501xxxx

摘要：钢结构作为当今现代化施工建设中不可或缺的组成部分，其因焊接工艺等原因造成的焊接缺陷一直以来都是不可避免的问题；并且，建筑钢材焊接工作量巨大，检测任务重。对此，超声波探伤以其检测灵敏度高、速度快、无损等特点，被广泛应用于建筑钢结构检测工作中。其不仅能快速确定建筑钢结构焊接件中的损伤部位，还能准确的指出损伤程度。为工程施工管理提供可靠的建设管理依据。本文将对如何有效的利用超声波探伤技术对建筑钢结构进行有效的检测作出分析。

关键词：钢结构；焊接缺陷；超声波探伤

引言

钢结构由于强度高、经济效益好、效率高、工业化程度高等众多优点，近年来，被广泛的应用于各类建筑结构中，其中最为典型的便属鸟巢。然而，作为工程建筑的根本要求，建筑质量严重受到钢结构质量的影响。而钢结构的质量又直接受到焊接工作质量的制约。在实际工程管理过程中，提高钢筋的现场加工制作与安装作业管理是提高钢结构在质量的直接方法。但同时，利用无损检测设备，对钢结构的焊接部位与关键部位进行快速准确的探伤工作对提高工程质量，加强质量验收也起到了不可忽视的作用。超声波，不仅检测速度快、灵敏度高。而且还能对检测大结构物、检测成本低、绿色环保、能准确的定位定量。是当今五种常规无损检测方法在工程建设中应用最为普遍的一种方法。超声波对建筑结构探伤检测主要是基于钢材自身与内部缺陷的声学性能差异会影响超声波传播波形反射情况与穿透时间的理论基础。利用超声波在建筑钢材结构中传播的能量变化来确定钢材内部缺陷的位置与性能。其工作频率范围一般在0.6~26MHz。

一、钢结构焊缝特征

1、焊缝常见内部缺陷

钢结构焊接过程由于受到环境、焊接工艺、焊接工人工作水平等因素的影响，其质量往往高低不一，内部缺陷表现形式通常有：气孔、夹渣、融合不充分、焊接不透彻等。尽管的单个或局部的缺陷对焊接结构的整体影响不大，但是群体的气孔或者夹渣很容易能给焊接结构整体造成不可忽视的质量影响。

2、焊缝类型与特征

通常，建筑钢结构的的焊缝包括对接焊缝、角焊缝与组合焊缝三种形式。对接焊缝又称为坡口焊缝，是指将一焊件的坡口面与另一焊件的坡口面或者端部表面焊接在一起的焊缝形式，狭义上往往是指焊透的对接焊缝。对钢结构焊缝而言，其坡口形式又主要分为薄板对接I型焊接缝，中厚板对接V型焊接缝，厚板对接X型焊接缝，T型或K型对接焊接缝等。角焊缝是指两焊件之间夹角呈90度或近90度所焊接而成的焊缝形式。由角焊缝与对接焊缝共同组合而成的焊缝即组合焊缝。

3、焊缝施工特征

在焊接过程中，作为保证施工质量的有效措施，焊接工人常在接缝下临时接设一块引弧板，以防止焊接过程中金属溶液的流淌。但最终，为减少集中应力对焊接质量的影响影响，引弧板会被切去以保证焊接缝的稳定成型。

二、超声波探伤基本原理与适用范围

超声波检测作为目前无损探伤技术中应用相较广泛的一项技术，其七本原理是利用超声波在材料内部缺陷中传播过程中基本物理特性改变而提出的引用理论，通常，超声波的工作频率在0.6~26MHz。其基本的检测流程为：首先，将超声波以通过人工的处理以特定的方式引入到被检测物中；随后，利用超声波在被检测物中传播时频率、振幅等的变化，会影响其传播速度等信息参数变化的工作原理，对反馈信号进行科学的捕捉预处理，并以数据定量的形式显示出来；最后，通过科学的理论算法与系统对超声波信号作出特征分析，对所探测损伤的部位作出定性与定量的分析结果。通常，如果被检测对象为金属物体，其检测人员往往要求更高的专业技术能力与检测熟悉度。目前，对房屋砌体结构的检测中，超声波检测技术不仅应用广泛，且成本较底、效率高；但是其检测的结果由于检测人员素质与仪器设备的原因，通常会有存在不可忽视的误差。

简而言之，超声波探伤技术是以超声波在材料内部缺陷中传播发生基本物理特性变化时引起的能量波动为基础，利用各项设备对反射回来的能量信号进行处理分析而得到损伤定位信息的。其基本的探伤流程为：1、将超声波发射并定向到被检测物体中，或者人为的诱使被检测对象主动产生超声波；2、超声波在物体中传播穿过不同介质面时，其传播平率等发生明显变化，能量也出现波动，速度与传播方向等亦产生变动。3、利用检测设备对接收到的信号进行信号过滤与分析，利用理论方法对超声波信号进行辨别，最后分辨出材料内部具有缺陷结构特征的部位，并对其进行定位与精确的定量。

在利用超声波进行探伤检测时，不同等级的检验具有不同的检测方法。A级检验针在使用时只需在被检测对象的单面单侧进行检测，且碑前测对象厚度超过了50mm。而B级检验针则需要对被监测对象的单面双侧进行检测，被监测对象厚度可达到100mm。C级检验针往往对被监测对象厚度超过100mm，且通常使用双面双侧的检测方式进行。

三、焊缝常见缺陷在超声波探伤检测中的识别特征

1、夹渣

颗粒夹渣对焊缝质量并无太大影响，但区域性夹渣却会造成结构性损伤。常见的夹渣类型多成区域不规则形态与条形状态。在进行超声波检测时，探测信号往往呈现出典型的锯齿状，改变声波发射信号源的位置，回波的信号振幅将发生明显变化。

2、气孔

在焊接过程中，熔融状的金属若未能及时排出气体，残留的气体将在焊缝中形成气孔与空洞。在利用超声波对焊缝进行检测时，密集分布的气孔区域所回的波形会因为波源位置的变动出现不规则的起伏形态，具有突变性，该也是焊接损伤检测中最为常见的情况。

3、裂纹

与气孔不同，裂纹在超声波的检测下产生的回波波幅大，频率低。当探头经过裂缝区域时，其反射波还韩随着波峰的错动变化。比气孔的波幅变化更具规律性与平滑性。

4、融合程度不足

焊接填充物与母材间的融合不足是非常常见的现象，其不仅影响焊接牢固性，还直接影响着焊缝充满程度。在超声波检测时，焊接填充物与母材之间边界处的回波信号突变型极为明显，有时候甚至呈现单向性。

5、未焊透

焊缝不能焊透通常发生在焊接填充物中，在利用超声波对该区域进行检测时，超声波反射波形变化通常变化不大，仅在其边界区域呈现轻微的波幅变化，且呈现对称状态。

结语

综上所述，超声波能高效地帮助建筑钢结构检测工作，提升钢材料的质量，提高检测的工作效率。并且节约成本。因此，利用超声波探伤在建筑钢结构检测对工程建设而言，是可观也是可靠的。在利用超声波对钢结构进行质量检测时，应当充分掌握不同情况下超声波回波特征，便于及时辨别检测信号，对损伤作出准确判断，这不仅要求检测人员超高的专业知识水平，还需要丰富的工作经验与认真的工作态度。

参考文献：

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