中交路橋科技是從事工程檢測(cè)監(jiān)測(cè)、城市安全監(jiān)測(cè)預(yù)警與評(píng)價(jià)、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)。
【摘 要】隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建筑工程已經(jīng)成為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的主要支柱之一，鋼結(jié)構(gòu)建筑由于具有性能穩(wěn)定且施工快速的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用到我國(guó)建筑行業(yè)中，但是由于我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)建筑起步比較晚，和歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在很多問(wèn)題，由于是鋼結(jié)構(gòu)焊接過(guò)程的重點(diǎn)和難度鋼結(jié)構(gòu)建筑過(guò)程面臨中的主要問(wèn)題。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，超聲波探傷技術(shù)被開(kāi)發(fā)出來(lái)，實(shí)現(xiàn)建筑鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)能準(zhǔn)確找出問(wèn)題。本文就超聲波探傷在建筑鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行深入的分析，希望對(duì)我國(guó)的鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展有一定的幫助，縮短和歐美等國(guó)的差距。
【關(guān)鍵詞】超聲波探傷；建筑鋼結(jié)構(gòu)；焊縫檢測(cè)；應(yīng)用研究
引言：
鋼結(jié)構(gòu)由于具有自重輕、抗震性強(qiáng)、工業(yè)化程度高的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在工業(yè)廠房、體育館建設(shè)等工業(yè)以及民用建筑中都使用鋼結(jié)構(gòu)材料，比如我2008年奧運(yùn)會(huì)主要體育場(chǎng)鳥(niǎo)巢、水利方都采用鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建而成。但是鋼結(jié)構(gòu)存在一定的弊端，尤其是對(duì)焊縫的檢測(cè)一直是困擾我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展的主要問(wèn)題。本文通過(guò)對(duì)超聲波探傷在建筑鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)中的應(yīng)用分析，希望對(duì)我建筑港結(jié)構(gòu)的檢測(cè)有一定的幫助。
1 建筑鋼結(jié)構(gòu)焊縫類型及焊縫內(nèi)部缺陷
1.1焊縫的類型和破口型式
在我國(guó)目前的建筑港結(jié)構(gòu)主要分成兩種類型，一種是門(mén)式鋼架體系一種是網(wǎng)架空間結(jié)構(gòu)體系。在建筑工程中，門(mén)式鋼架體系應(yīng)用的比較多。在門(mén)市鋼架體系建筑中焊縫的類型主要有對(duì)接焊縫和T型焊縫。在焊接工藝上對(duì)接焊縫主要指的是把兩母材放置在同一個(gè)水平面上，保證母材邊緣對(duì)齊。然后沿著母材對(duì)接的邊緣直線進(jìn)行焊接。而T型焊縫是把兩個(gè)母材排列成T字型進(jìn)行焊接。在焊接過(guò)程中，要想保證焊接后的兩個(gè)母材能進(jìn)行完好的融合，在焊接前要對(duì)兩母材的接口處開(kāi)出適當(dāng)?shù)钠瓶?，在建筑鋼結(jié)構(gòu)中，焊縫常見(jiàn)的坡口型式主要有I型坡口、X型坡口、V型坡口、以及T型坡口
1.2常見(jiàn)的焊接缺陷
在焊接過(guò)程中，焊接的質(zhì)量會(huì)受到很多條件的影響比如：焊接工藝、焊接環(huán)境、焊條質(zhì)量等都會(huì)給鋼結(jié)構(gòu)的焊縫造成內(nèi)部缺陷，常見(jiàn)的內(nèi)部缺陷有氣孔、夾渣、裂紋、為融合、為焊透等等。按照焊接缺陷性質(zhì)的不同，出現(xiàn)氣孔、點(diǎn)狀?yuàn)A渣屬于一般的焊接缺陷，對(duì)焊縫整體的質(zhì)量強(qiáng)度影響比較小。如果存在群狀的氣孔或者不規(guī)則的夾渣、未熔合、為焊透、裂紋等缺陷，就會(huì)對(duì)焊縫質(zhì)量造成嚴(yán)重的影響，甚至?xí)?dǎo)致建筑承載力小，發(fā)生倒塌現(xiàn)象。
2 超聲波探傷方法原理和分類
超聲波探傷原來(lái)如圖1所示：
圖1 超聲波探傷原理
從圖中可以清楚看到，超聲波探傷的是通過(guò)超聲波進(jìn)過(guò)不同的工件產(chǎn)生的反射的特性來(lái)完成建筑鋼結(jié)構(gòu)中焊縫質(zhì)量的檢測(cè)。探頭放到工件的表面，超聲波通過(guò)構(gòu)件檢測(cè)表明的耦合劑進(jìn)入需要檢測(cè)的工件，并且在工件中傳播，如果遇到有缺陷的焊縫就會(huì)發(fā)生反射重新回到探頭中，然后通過(guò)反射波在超聲波探傷儀屏幕中的位置和波幅就能確定缺陷的位置種類和大小。根據(jù)超聲波反射波形的不同，超聲波探傷儀可以分為A型、B型、C型。在建筑鋼結(jié)構(gòu)中使用最多的就是A型脈沖反射式探傷儀。
3 超聲波探傷在建筑鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用
超聲波探傷具有很高的準(zhǔn)確性和靈敏性，而且操作比較簡(jiǎn)單，檢測(cè)速度快，相比于x射線探傷更加適用與高空探傷。所以被廣泛應(yīng)用在建筑鋼結(jié)構(gòu)焊縫探傷檢測(cè)過(guò)程中。本文通過(guò)筆者從事多年鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的工作經(jīng)驗(yàn)，以及相關(guān)文獻(xiàn)的查找，就超聲波探傷在建筑鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行如下分析：
3.1超聲波探傷的主要要求
3.1.1超聲波探傷是一項(xiàng)高科技技術(shù)，使用人員必須具有較高的素質(zhì)才能才能完成，同時(shí)需要相關(guān)探傷人員具有相應(yīng)的資格證書(shū)，探傷工作人員只能從事和自己資格證書(shū)相應(yīng)的等級(jí)探傷檢測(cè)，負(fù)責(zé)的技術(shù)不能超過(guò)證書(shū)評(píng)價(jià)等級(jí)。在我國(guó)目前的超聲波探傷證書(shū)分為三個(gè)等級(jí)，3級(jí)，2級(jí)，1級(jí)，其中三級(jí)證書(shū)等級(jí)最好，以此例推【1】。
3.1.2探測(cè)面的選擇，在超聲波探傷過(guò)程中，要選擇良好的探測(cè)面，根據(jù)工件的形狀、焊接工藝很呢個(gè)產(chǎn)生的缺陷部位和延伸方向，來(lái)選擇工件他說(shuō)的探測(cè)面。
3.1.3選擇真確的探頭頻率和角度，高頻率的探頭在探傷過(guò)程中衰減性比較大，導(dǎo)致超聲波的穿透性比較差，所以不是很應(yīng)用在厚板構(gòu)件焊縫的檢測(cè)。但是高頻率的探頭分辨率比較高，所以在工件厚度允許的情況下，選擇高頻率探頭檢測(cè)的缺陷比較清楚。在建筑鋼構(gòu)件的檢測(cè)過(guò)程中一般選擇的探頭頻率為2~5MHz。在實(shí)際探傷過(guò)程中要全面分析影響檢測(cè)結(jié)果的各方面因素，然后選擇合理的頻率探頭。
3.2超聲波在焊縫內(nèi)部缺陷檢測(cè)中的應(yīng)用
3.2.1對(duì)接焊縫的探傷方法
初探，把已經(jīng)調(diào)好的DAC曲線探傷靈敏度提高。保證評(píng)定線在示波屏20%的高度以上，調(diào)整好補(bǔ)償增益。在探傷過(guò)程中選擇鋸齒形的或者平行的掃查方法，探頭快速掃查整條焊縫，這是要密切關(guān)注示波屏上反射回來(lái)的信息，如果發(fā)現(xiàn)有超過(guò)平頂線的波幅做好相應(yīng)的標(biāo)記。為下一步測(cè)量缺陷做準(zhǔn)備。
為了檢測(cè)出焊縫可能出現(xiàn)的橫向或者斜橫向的缺陷，在探頭掃查過(guò)程中要采用斜平行掃查和平行掃查兩種方式，斜平行掃查主要應(yīng)用與帶有余高的焊縫，而平行掃查則應(yīng)用于余高被磨平的焊縫中。斜平行掃查的探頭在焊縫余高的兩側(cè)進(jìn)行掃查，在掃查中要控制高中心軸線。并將其控制在距離焊縫方向10°到15°的夾角。沿著焊縫邊緣做斜平行掃查，具體的步驟如圖2所示：
圖2 斜平行掃查
斜平行掃查方法是超聲波探傷過(guò)程中基礎(chǔ)的掃查方法，在實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程中要結(jié)合多種掃查方式來(lái)完成探傷，但是在掃查過(guò)程中無(wú)論選擇什么樣的掃查方式，都要把掃查速度控制在150mm/s以內(nèi)。重復(fù)掃查的探頭需要有20%的重疊率。才能提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性，避免發(fā)生遺漏【2】。
精探，第二次掃查方式稱為精探，也就是掃查方式和初探一樣，但是放慢了掃查的速度，在初探過(guò)程中做出標(biāo)記的位置進(jìn)行仔細(xì)掃查，找到出現(xiàn)缺陷的部位以便進(jìn)行相關(guān)的處理。在精探過(guò)程中需要綜合采用前后掃查、左右掃查、轉(zhuǎn)角掃查、環(huán)繞掃查四種方式結(jié)合使用，才能保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
復(fù)探，就對(duì)初探和精探的經(jīng)過(guò)進(jìn)行反復(fù)審查和驗(yàn)證，在掃查過(guò)程中和初探精探的掃查方式相同，但是要適當(dāng)?shù)奶岣邟卟樗俣取?BR> 3.2.2T型焊縫的探傷方法
T型焊縫在焊接過(guò)程中選擇的坡口形式主要是單邊V型和K型坡口。如果選擇埋弧焊進(jìn)行焊接，工件的厚度在14mm以下，可以不用開(kāi)坡口，但是需要留出一定的間隙，在焊接學(xué)中稱這中情況為I型坡口。
T型焊縫是建筑鋼結(jié)構(gòu)中經(jīng)常施工的一種焊接方式，具有很強(qiáng)的穩(wěn)定型，但是給焊縫的探傷造成一定的難度。在T型焊縫探傷選擇中要選擇如圖3所示的探測(cè)方式：
圖3 T型焊縫探頭、探測(cè)位置示意圖
在T型焊縫探傷檢測(cè)過(guò)程中需要應(yīng)用多種探頭方式才能完成，首先要采用斜探頭，在位置1和位置2的腹板探測(cè)中需要通過(guò)斜探頭的方式進(jìn)行探傷；然后要采用直探頭的方式在位置3也就是翼板外側(cè)通過(guò)直探頭額方式進(jìn)行探傷；其次需要采用斜探頭利用一次波在位置4翼板外側(cè)進(jìn)行探傷；最好采用KI斜探頭的方式利用二次波對(duì)位置5翼板內(nèi)側(cè)進(jìn)行探傷【3】。
4 結(jié)束語(yǔ)：
綜上所述，本文對(duì)超聲波探傷在建筑鋼結(jié)構(gòu)焊縫內(nèi)部質(zhì)量缺陷檢測(cè)的技術(shù)條件、檢驗(yàn)方法、缺陷識(shí)別評(píng)定等結(jié)合其制造工藝和容易產(chǎn)生的缺陷類型進(jìn)行了論述和分析，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件焊縫探傷實(shí)踐做了系統(tǒng)地歸納和整理。
寧波市紫光建設(shè)工程檢測(cè)有限公司 李杰
參考文獻(xiàn)：
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