焊缝超声波探伤时应注意的几个问题

刘来根

摘 要：钢结构本身所具备的轻自重、强抗震等优势特性，使其在建筑工程领域当中得到了广泛应用，尤其是在一些体育场馆、工业厂房和各类民用建筑。然而将钢结构应用于建筑施工中，焊接过程的焊缝问题难以避免，相应的焊缝缺陷也时常出现，对此开展相关的研究工作便具有至关重要的作用与价值，应当引起人们的重视与思考。据此下文中将主要就常见的焊缝类型及其内部缺陷展开相关的分析工作，并基于超声缝探伤的原理及分类基础上对超声波探伤在焊缝缺陷中的检测展开深入研究。

关键词：焊缝；超声波探伤；问题

1 焊缝类型及内部缺陷

1.1焊缝类型及剖口型式

在建筑钢结构体系之中一般包含有两类情况：即门式刚架与网架空间两种结构体系，而其中门式刚架的数量相对更多。一般的焊缝类型通常为对接焊缝与T型焊缝两类。其中对接焊缝即为将两母材放置在同一平面，促使其边缘对其，顺着边缘焊接所产生的焊缝即为对接焊缝；而将两母材焊接为T字行即为T型焊缝。为了确保焊缝位置的两母材在焊接后可以完全熔合，在焊接操作前应当依据焊接工艺标准于接头位置开以适当的坡口，其中刚结构焊缝的常见坡口形式一般为薄板、中厚板、厚板、T型连接等。

1.2常见内部缺陷

因为在实际的焊接过程当中会受到工艺、外部环境等相关内、外部等因素的干扰，钢结构焊缝难免会出现内部缺陷情况。一般所较为普遍出现的内部缺陷情况主要有：夹渣、气孔、裂纹、未焊透与未融合等树种情况。从焊接缺陷的性质层面而言，但气孔、点状夹渣等均为一般性缺陷问题，其对整体焊接强度的影响不大；而其他积累缺陷情况则较为严重，会致使整体焊接强度降低。

2 超声波探伤原理及分类

超声波探伤技术是应用了超声波在通过不同的介质后所形成的反射特征。超声波在经由构件的检测表层耦合剂抵达构件内部后，会于构件之中进行传播，在遭遇焊接缺陷亦或是构件底部后便会反射到检测探头位置，进而依据超声波在显示屏中的具体位置以及波幅的高度，便能够计算出超声波所在的具体位置以及其大小情况。进而依据波形显示的差异性，将超声探伤仪可区分为A、B、C三种类型，其中A种脉冲反射式探伤仪较为常用。

3 仪器系统调校前的检查

3.1仪器杂波

仪器杂波在屏幕上的位置基本固定，检测时也不随探头移动而变化。其主要原因是仪器性能不良，抗干扰能力差，杂波信号未能得到充分抑制。如果超声波检测仪开机后，未连接探头时，在仪器屏幕上已经显示有回波，可适当降低灵敏度，观察回波是否消失。如果灵敏度降低后，回波仍然存在，则可判断为仪器杂波或者设备故障，应调换检测仪器。

3.2探头杂波

探头杂波产生的原因主要有探头吸收块的作用降低或失灵、探头卡子位置装配不合适、有机玻璃斜楔设计不合理、探头磨损过大等。在仪器连接探头后，如果探头未与试件接触，在显示屏上就出现回波或者是跳动的杂波。如可以排除仪器杂波，则可判断为探头杂波或者探头已经损坏，应更换探头。

4 系统调校与设置时应注意的几个问题

4.1探头零点和前沿测量时

由于超声波声束具有一定的宽度，为了利用主声束轴线上的回波，在找底面回波和目标孔反射回波时，一定要用最高回波来判断。探头零点和前沿测量时，若使用CSK-IA试块，探头放置如图1所示。应确保找到的回波是最高回波，并且是试块R100圆弧面的回波，应注意避开侧面顶点反射波。如果使用的是数字式超声仪，测量时可使用仪器上的"自动增益"和"波峰记忆"功能，来帮助判定是否为最高回波。

4.2制作DAC曲线时

4.2.1试块的选择应注意和待检部件的材质保持一致，声学性能相近或一致。选择试块后，首先应检查试块表面状况，有无明显锈蚀等。若使用CSK-IIIA试块，尤其要注意1×6反射孔内有无锈蚀、堵塞等，否则对DAC曲线的准确度有很大影响。

4.2.2制作DAC曲线时，一般测量3点～5点，应注意最小深度的点避开近场区的影响。最大深度的点满足探测范围的要求，一般为2T+10左右，其中T为工件厚度，单位mm。曲线制作完成后，可以选取两个不同深度的横孔，分别找到最高回波，比较距离和波幅与制作曲线时是否相同，若二者有一条误差较大，应重新制作曲线。

4.2.3数字式超声仪，软件系统内一般预置有一些探伤标准供选择，如NB/T 47013、GB/T 11345、DL/T 820等。在DAC曲线制作时，要注意正确选择探伤标准，否则EL、SL、RL三条线无法正确设置，探伤灵敏度会相差很大。

4.2.4现在的数字式超声仪一般都已经预设了调校程序，在操作时要时刻注意显示屏上的文字提示。探头移动找最高回波时，要确保闸门套住的是目标范围内的回波。

4.2.5探头与试块接触时，对探头所施加的压力，不宜过大，也不宜过小。有文献指出控制在0.5kgf左右为宜，并且要和实际探伤时所施加的压力保持一致。

5 现场实际检测时应注意的几个问题

5.1超声波探伤的实施，应在表面检查合格后进行。观察检测面有无沟槽、焊瘤、油污等，注意焊缝余高对检测结果的影响。

5.2在检测开始前，应注意对焊接资料的审查，判定待检部件的材质、板厚、焊缝型式，以及是否有削薄处理、内表面是否焊有异物等，这些因素对检测结果的判断和缺陷的识别均有很大的影响。

5.3环境温度会影响材料的声速，从而影响探头的实测K值、DAC曲线的制作、缺陷的准确定位等。所以实际探伤时的环境温度，不能和仪器调校时的环境温度相差太大。否则，应在检测现场重新进行仪器探头参数的测量和系统的调校。

5.4在实际检测时，耦合剂的選择应和仪器调校时所用耦合剂保持一致。若不对实际检测时的声能损失进行补偿，那么缺陷的回波高度必然要小于实际的回波高度，容易在检测过程中引起漏检或误判。

结论

（1）在超声波检测前，应进行仪器和探头性能的检查，及时排除故障或更换设备。

（2）在检测系统调校时，应注意进行正确的选择和设置，尤其是现在常用的数字式超声仪，应注意仪器屏幕上的各种提示信息。

（3）在实际检测时，要重视资料的审查和检测条件的准备，同时注意现场环境和室内环境的差别，必要时重新进行系统调校和设置。

参考文献

[1]张春阳.超声波探伤在建筑钢结构检测中的应用浅议[J].河南建材，2017（04）：296-297.

[2]林强.钢结构焊缝无损探伤质量检测技术研究[J].江西建材，2017（08）：260-261.

（作者单位：江苏省建筑工程质量检测中心有限公司）