建筑钢结构焊缝超声波检测技术探讨

刘荣寿

（福建省永正工程质量检测有限公司 福建省 福州市 350012）

建筑钢结构焊缝超声波检测技术探讨

刘荣寿

（福建省永正工程质量检测有限公司 福建省 福州市 350012）

本文首先对超声波检测技术进行了简单概述，然后在具体工程背景下对超声波检测工艺及技术特点进行了分析，最后进行了检测技术等级分析，希望本文的分析可以为同行人士的研究带来一些参考。

建筑；钢结构焊缝；超声波检测技术

声波探伤是指利用超声波仪产生的高频超声波，将其发射到待检材料中，利用统一均匀介质中超声波按照恒速直线传播，从一种介质中传播到另外一种介质中的过程中会会出现反射及折射的原理，然后利用探头对这些反射或者折射的超声波进行接收，利用超声仪在超声显示屏中显示出来。

1　超声波检测概述

1.1超声波检测的特点

超声波指超声振动在介质中传播，其实质是在弹性介质中利用波动的形式传播的机械振动，其频率超过20kHz。利用超声波检测技术可以对厚度较大的材料进行探测，其检测速度非常快，费用也比较低，同时能够针对缺陷位置与大小进行定位与定量，对人体不存在任何伤害，对危害性比较大的面积型缺陷也可以灵敏的检测出来。因此，超声波检测技术已经发展成为一种十分重要的无损检测方法，并且在生产实践中得到了非常广泛的应用，利用这种检测方法首先应对其基本特征进行了解：①在介质中传播时超声波遇到界面会出现反射现象；②超声波具有良好的指向性，且指向性随着频率的升高而变好；③超声波传播能力比较大，对很多材料都有比较强的穿透力；④超声波的衰减、声速等特性可以为其应用提供丰富信息，并成为广泛应用超声波的良好条件。

1.2超声波检测的适用范围

目前超声波检测技术已经在工业无损检测中得到了广泛的应用，从无损检测方面来看，超声波在不同尺寸的焊缝、铸件中均可以适用，不管是金属非金属都可以利用超声波进行检验，各种结构件也可以利用超声波进行检测，从其物理性能检测来说，利用超声波可以对无损检测材料的硬度、厚度以及晶粒度等进行检测。

2　工程概况及技术特点

2.1工程概况

某高层建筑为办公楼，其地上与地下分别有29层和2层，地上1～3层为商场，4～29层为写字楼，本工程结构形式为全钢结构，设计采用矩形钢管混凝土框架—钢支撑（钢板剪力墙）结构体系。

2.2技术特点及要求

因为本工程钢结构涉及到厂内制作构件，现场焊缝检验及安装两部分，面对本工程中结构工程为钢结构建筑这一具体情况，按照质量验收规范中的相关要求及工程上部钢结构工程设计说明中有关超声波检测的要求，应该按照下面的方法对其进行焊缝探伤：①本工程中钢结构由箱型钢柱及H梁钢梁组成，其中，板厚≥25mm，采用抗层状撕裂性Z向钢板Q345C-15Z的支撑，其余支撑采用Q345B，屋顶水平支撑、预埋件等型钢材质均为Q245B；②钢构件焊缝主要有一级和二级两级焊缝要求，其中一级焊缝要求进行100%超声波探伤，二级焊缝要求进行20%的超声波探伤；③不小于30mm的钢板，在梁、柱连接部位上下200mm的范围内，进行焊接之前应对母材超探进行补充，焊接完成后一方面进行焊缝探伤，另一方面对热影响区母体金属进行超探，不能有层状撕裂现象出现；④一般来说，钢结构梁、柱、支撑以及钢板剪力墙拼接焊缝均应采用埋弧自动焊，采用手工二氧化碳保护气体对箱型柱与支撑壁板之间的连接进行焊接，箱型柱与支撑内隔板利用电渣焊的方式，采用二氧化碳气体保护焊进行现场的焊缝安装。

3　超声波检测工艺及技术特点

3.1检测工艺及检测技术

3.1.1焊缝检测面

检测区宽度即焊缝本身，同时焊缝两侧各相当于母材厚度30%的一段区域，这一区域的范围在10～20mm范围内。通过一次反射法进行检测时，应保证探头移动区在1.25P（1P=2KT）以上，利用直射法进行检测时，应保证探头移动区在0.75P以上。应将探头移动区中的铁屑、油垢、铁屑等杂质清除干净，以便对透声效果产生影响。箱型柱及支撑内横隔板均以直探头为主、斜探头为辅为主要探伤方式，对电渣焊的内隔板与壁板之间是否存在熔透现象进行检测。

3.1.2仪器的校准及复核

①进行仪器校准，应保证每隔6个月对仪器水平线性及垂直线性进行一次测定。②在开始检测前，对仪器与探头进行系统测定，利用斜探头进行检测之前应前沿距离、K值，对扫描量程和扫查灵敏度进行调节和复核。③在检测过程中，需要对仪器与系统进行复核的情况有以下几种：a.校准后耦合剂、探头以及仪器旋钮在发生改变时；b.检测人员对扫描量程及扫查灵敏度存在变化有怀疑时；c.连续工作的时间超过4h；d.工作结束时。④在检测结束之前，应对扫描量程进行复核，在复核过程中只要其中任意一点扫描线上的位移在扫描线度数10%以上，就应该重新调整扫描量程，并重新复核第一次复核以来的所有检测部位，同时还要在每次检测结束之前，复核扫查灵敏度，一般来说距离-波幅曲线校核应在3点以上，如果曲线上任何一点的幅度下降了2dB，应重新复核第一次复验以来的所有检测部位，如果幅度上升2dB，应重新评定所有记录信号。⑤在对仪器进行线性检验时，对于对仪器线性控制器来说，不管受到任何影响，都应将开关放在“关”的位置上，或者始终处于最低水平上。

3.2绘制焊缝的距离-波幅曲线

焊缝的距离-波幅曲线的绘制利用探头与仪器在试块上得到的实测数据来完成，主要由评定、定量以及判废三线组成。结合本工程的实际情况，应按照B级检验标准对焊缝的距离-波幅曲线的灵敏度进行确定。

3.3检测方法

①斜探头探伤灵敏度应该在评定线灵敏度之上，对直探头灵敏度进行适当调整，并将直探头与CBLL-2平底孔试块的φ平底孔对准，并一次将回波调整到满刻度的50%，将其作为基准进行灵敏度探伤；②采用直接接触法进行耦合；③移动探头的速度不能在150mm/s以上，并且相邻两侧移动探头的间隔至少要有10%的宽度重合；④在检测以及缺陷定量时，应针对因为表面粗糙度引起的耦合损失进行相应补偿，面对因为材质衰减引起的缺陷，应对检测灵敏度及缺陷定量之间存在的误差进行补偿；⑤将斜探头垂直于焊缝中心线，将其放置于检测面上，进行锯齿形扫查，移动探头的范围应保证其扫查到焊接接头的截面，在移动探头的过程中还要进行10～15°的左右方向转动。为了更好的对缺陷动态波形进行观察，同时更好的区分缺陷与伪缺陷信号，对缺陷的形状、方向及位置进行确定，可以将探头进行前后、左右以及转角几种基本扫查方式。

4　检测技术等级分析

4.1B级检测

一般采用K值探头，在焊缝单面双侧及双面单侧利用一次反射法进行检测，并对横向缺陷进行检测。

4.2缺陷定量检测

目标对象为一切反射波幅等于大于定量线的缺陷，对缺陷的具体位置及最大反射波幅所在的区域进行确定。

4.3缺陷评定

首先，一旦超过评定线，应注意是否存在裂纹等缺陷特征，如果存在怀疑应对探头K值进行改变，并增加针对结构工艺特征以及探伤面等方面的判定，如果还是不能对其进行准确判断，应适当利用其它检测方法进行综合判定，另外，如果最大反射波幅的缺陷在Ⅱ区间，且其指示长度在10mm以内，应按照5mm计。如果相邻两个缺陷处于同一直线上，二者之间的间距小于其中最小缺陷的长度，这时应以缺陷指示长度的和作为每个缺陷的指示长度。

5　结语

总之，超声波探伤实际上就是按照显示的波形与波高对缺陷的大小及类型进行分析与判断的一种检测技术。超声波检测技术本身在应用过程中具有操作便捷、高度灵敏以及成本低等优点，所以得到了广泛的应用。但是其在应用过程中也存在一些缺陷，利用这种探伤方法进行定性定量，受到探伤人员技术与经验的影响，至今很难达到精确评定的要求，鉴于此，笔者结合自己的工作经验针对建筑钢结构焊缝超声波检测技术展开了分析，供大家参考。

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TQ441.7

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1673-0038（2015）36-0147-02

2015-8-17