钢结构检测讲义ppt课件.ppt

1 建设工程钢结构检测技术 2 一 钢结构的应用二 钢结构各检测规范的适用范围三 钢结构检测的主要内容四 紧固件连接性能检测五 构件表面 焊缝 缺陷的检测 重点介绍磁粉探伤 六 焊缝检测 重点介绍内部缺陷的超声波探伤 七 钢材锈蚀的检测八 防火涂层的检测九 防腐涂层的检测 主要内容 3 一 钢结构的应用 我国1996年钢产量1亿吨 2003年钢产量达到2亿吨 钢材的使用经历了从 节约 合理使用 大力推广 的过程 建筑用的钢材约占总钢材的1 3 其中90 以上是线材 钢结构用量占建筑用钢的5 左右 钢结构主要应用于以下几个方面 轻钢结构 单层工业厂房 门式刚架体系用钢量指标30 70kg m2网格结构 体育馆 体育场 航站楼 网架结构 网壳结构用钢量指标20 40kg m2超高层结构 纯钢结构 钢管混凝土结构 钢框架 混凝土剪力墙 核心筒 4 鸟巢平面尺寸 340m 290m 结构厚11m 可容纳10万观众由24榀平面桁架组成的空间梁系结构 修改 中间开口由70m 140m120m 170m去消屋面的活动屋盖 用钢量由400kg m2350kg m2 5 水立方游泳馆平面尺寸 170m 170m 高度30m多面体空间结构 外立面为充气结构 0 03个大气压 屋盖有11种网格 屋盖厚7 2m 墙面有19种网格 节点采用焊接球节点 6 安徽某体育馆 屋盖采用空间网架结构整个体育馆的主体结构由32榀框架组成 主框架外围直径为95 6m 一层 四层径向框架梁和五层C轴环向梁 直径为80m 施加预应力 二层 三层径向框架梁未施加预应力 7 8 浙江黄龙体育中心体育场为这国目前跨度较大的斜拉网壳 两塔柱间的距离达250米 每块月牙形网壳上弦面上巧妙地设置了九道稳定索 用钢量80 9 轻钢结构 单层工业厂房 10 台北101 世界第一高楼总高508m 建筑高420 5m 建筑面积28 9m2 总用钢量14000t 内钢筋混凝土核心筒 外钢框架 吉隆坡双子塔 88层 总高452m 上海金茂大厦 88层 总高420m 内钢筋混凝土核心筒 外钢骨混凝土柱 台北101大厦 11 12 三 钢结构检测的主要内容 钢结构中所用的构件一般是由钢厂批量生产 并需有合格证明 因此材料的强度及化学成分是有良好保证的 工程检测的重点在于安装 拼接过程中产生的质量问题 钢结构工程中主要的检测内容有 1 紧固件连接的检测 2 构件表面缺陷的检测 3 构件内部缺陷的检测 4 钢材锈蚀检测 5 防火涂层厚度检测 如果钢材无出厂合格证明 或对其质量有怀疑 则应增加钢材的力学性能试验 必要时再检测其化学成分 13 四 钢结构紧固件连接的性能 钢结构的连接通常有 焊接 螺栓连接 铆接 紧固件连接 钢结构紧固件包括 高强度大六角头螺栓连接副 扭剪型高强度螺栓连接副 普通螺栓 螺钉 螺母 自攻钉 铆钉 拉铆钉 射钉 机械型或化学试剂型锚栓 地脚锚栓等 钢结构连接特点 焊接 是当前钢结构最主要的连接方式 焊接连接一般不需要拼接材料 不需开孔 可直接连接 构造简单 加工方便 铆接 需先在构件上开孔 用加热的铆钉进行铆合 传递可靠 韧性和塑性较好 适用于受动力荷载作用 荷载较和跨度较大的结构 但是铆钉连接费时费料 现在很少采用 螺栓连接 需先在构件上开孔 然后通过螺栓产生的紧固力将被连接的构件连成一体 14 钢结构螺栓紧固件连接 一 普通螺栓连接1 定义 选用普通螺栓作为连接的紧固件 或选用高强度螺栓但不施加紧固轴力时 这种连接方式即为普通螺栓连接 2 连接机理 荷载通过螺栓杆受剪和连接板孔壁承压来传递的 连接螺栓和连接板孔壁之间有间隙 接头受力后会产生较大的滑移变形 一般当受力较大的结构或承受动荷载的结构采用此连接时 螺栓应采用精制螺栓以减少接头的变形量 3 普通螺栓连接主控测试项目普通螺栓作为永久性连接螺栓时 当设计有要求或对其质量有疑义时 应进行螺栓实物最小拉力荷载试验 测定螺栓实物的抗拉强度是否满足现行国家标准GB T3098 1 2000 15 螺栓实物最小拉力荷载试验 1 试验设备材料万能试验机 1000kN 不同螺栓规格的专用夹具各一套 2 试验方法试验方法为 GB T3098 1 2000紧固件机械性能螺栓 螺钉和螺柱3 适用范围螺纹规格d M3 M39 粗牙螺纹 4 试验要求承受拉力荷载又未旋合的螺纹长度应大于等于1倍螺纹直径 5 试验结果判定a 试验拉力达到国标中规定的拉力荷载时 不得断裂 b 荷载大于规定荷载值时 继续拉断 断裂应发生在杆部或未旋合的螺纹长度内 而不应发生在头与杆的交接处 16 螺栓最小实物拉力试验 17 螺栓最小实物拉力试验 18 高强度大六角头螺栓 19 扭剪型高强度螺栓 20 钢结构螺栓紧固件连接 二 高强度大六角头螺栓连接1 高强度螺栓连接分类a 按受力状况 摩擦型 承压型 摩擦 承压型和张拉型 b 按外形 高强度大六角头和扭剪型 2 摩擦型高强度螺栓连接的基本原理靠高强度螺栓紧固产生的强大夹紧力来夹紧板束 依靠板束间接触面产生的摩擦力传递与螺杆轴垂直方向的应力 摩擦连接的极限承载能力与板束之间的摩擦系数成正比 因此板束之间摩擦系数对连接承载能力有直接影响 3 摩擦面常用的几种处理方法 1 喷砂 丸 法 2 酸洗法 3 砂轮打磨法 21 钢结构螺栓紧固件连接 4 检测项目 1 摩擦面抗滑移系数测试 2 连接副扭矩系数复验5 影响滑移系数的因素 1 摩擦面的处理方法 2 摩擦面的生锈时间 3 摩擦面状态 4 连接板母材钢种 5 连接板的厚度 6 环境温度 7 摩擦面是否重复使用 22 摩擦面抗滑移系数测试连接试件 23 摩擦面抗滑移系数测试 1 试验设备材料万能试验机 1000kN 压力传感器或贴有电阻应变片的高强度螺栓 电阻应变仪 2 试验方法试验方法为 GB50205 2001钢结构工程施工质量验收规范3 适用范围螺纹规格d 大六角头M12 M30 扭剪型M16 M24 4 试验要求 1 工程量每2000t为一批 不足2000t可视为一批 每批三组试件 12套螺栓 2 试验用的试件与所代表的钢结构构件应为同一材质 同批制作 采用同一摩擦面处理工艺 3 拼接试件连接螺栓孔d0应大于螺栓直径d 4 对装好压力传感器或贴好应变片的高强度螺栓 将螺母逐步拧紧 实测控制螺栓的预拉力应在0 95P 1 05P之间 P为高强度螺栓设计预拉力值 5 对于扭剪型高强度螺栓不进行预拉力实测时 可按同批复验预拉力的平均值取用 24 摩擦面抗滑移系数测试 5 试验过程试验步骤 1 将组装好的试件装夹在试验机上 试件的轴线必须与试验机夹具中心对中 2 先加载抗滑移设计荷载值的10 停1分钟后 再平稳加载 直到拉滑动破坏为止 此时记录下滑移荷载值NV 滑动破坏情况可视为下列情况之一 1 试件侧面画线发生错动 2 荷载 位移曲线上发生突变或波动折线 3 试件突然发生 嘣 的响声 25 摩擦面抗滑移系数测试 6 抗滑移系数计算抗滑移系数 应根据试验所测得的滑移荷载NV和螺栓预拉力P的实测值 按下式计算 式中NV 由试验测得的滑移荷载 kN nf 摩擦面面数 取2 试件滑移一侧高强度螺栓预拉力实测值之和 kN m 试件一侧螺栓数量 取2 26 高强度大六角头螺栓连接副扭矩系数测试 1 试验设备螺栓试验台 包括轴力传感器和扭矩传感器或扭矩扳手 2 试验方法试验方法为 GB50205 2001钢结构工程施工质量验收规范附录B3 适用范围螺纹规格d M12 M30 4 试验要求 1 每批随机抽取8套 每套螺栓含一个螺栓 一个螺母 两个垫圈 2 每套连接副只应做一次试验 不得重复使用 3 在螺母紧固过程中垫圈不允许发生转动 若发生 则应更换连接副重新进行试验 27 螺栓连接副扭矩系数试验台 28 29 螺栓连接副扭矩系数测试 30 螺栓连接副扭矩系数测试 31 高强度大六角头螺栓连接副扭矩系数测试 5 扭矩系数计算测出螺栓预拉力P的同时 测定施加于螺母上的旋拧扭矩值T 计算公式 式中T 旋拧扭矩 N m d 高强度螺栓的公称直径 mm P 螺栓预拉力 kN 标准偏差计算公式 32 高强度大六角头螺栓连接副扭矩系数测试 6 结果判定根据GB50205附录B规定 每组8套连接副扭矩系数的平均值应为0 110 0 150 标准偏差小于或等于0 010 达到以上要求判定为复验合格 33 扭剪型高强度螺栓 1 主控项目扭剪型高强度螺栓连接工程的主控项目为 螺栓紧固轴力复验 摩擦面滑移系数测试和终拧施工扭矩的复验 摩擦面滑移系数测试同高强度大六角头螺栓 2 施工扭矩复验由于扭剪型高强度螺栓的特点 它的施工比高强度大六角头螺栓的紧固施工要简单 看梅花头是否被拧掉来判断是否拧紧 因此 扭剪型高强度螺栓施工扭矩复验也是通过观察尾部梅花头拧掉情况来确定施工扭矩是否达到要求 尾部梅花头被拧掉则认为终拧扭矩达到合格质量标准 对于梅花头未被拧掉者 则按扭矩法或转角法来进行终拧扭矩的检验 具体两种检验方法参见GB50205附录B 34 五 构件 焊缝 表面缺陷的检测 磁粉探伤金属探伤五种无损检测方法 无损检测人员的资质 金属探伤五种无损检测方法 35 无损检测人员的资质无损检测人员的级别分为 级 初级 培训4周 通过理论考试 实际操作考试 取得证书后能进行检测 但不能编写检测报告 不负责检测结果的评定 级 中级 培训4周 通过理论考试 实际操作考试 取得证书后既能进行检测 又能编写检测报告 级 高级 培训2周 通过理论 含专门技术 通用技术 考试 编制工艺考试 能检测 编写检测报告还能解释标准 规范 证书有效期 4年 5年 36 国家质监总局 级证书 机械部 级证书 级证书 37 三 剪压法所用剪压仪的研制研制能对混凝土施加局部承压力的一种便携式的专用机具是该项技术的关键所在 根据工程检测的要求 设备应具有体积小 重量轻 不需电源等特点 机具设计中作了以下各项研究 1 挤压头和额定挤压力选用剪压仪的挤压头直径选用20mm 是因为挤压头过大会使剪切破坏面露出钢筋 而影响混凝土的局部承压强度 挤压头过小会使剪切破坏面变小 混凝土的局部承压强度不能很好反映构件本身的混凝土强度 而影响测试精度 挤压头在工作过程中会产生一定程度的旋转 选用圆柱形挤压头不会 磁粉探伤外加磁场对工件 只能是铁磁性材料 进行磁化 被磁化后的工件上若不存在缺陷 则它各部位的磁特性基本一致 而存在裂纹 气孔或非金属物夹渣等缺陷时 由于它们会在工件上造成气隙或不导磁的间隙 使缺陷部位的磁阻大大增加 工件内磁力线的正常传播遭到阻隔 根据磁连续性原理 这时磁化场的磁力线就被迫改变路径而逸出工件 并在工件表面形成漏磁场 如下图 38 漏磁场的形成 39 漏磁场的强度主要取决磁化场的强度和缺陷对于磁化场垂直截面的影响程度 利用磁粉就可以将漏磁场给予显示或测量出来 从而分析判断出缺陷的存在与否及其位置和大小 将铁磁性材料的粉未撒在工件上 在有漏磁场的位置磁粉就被吸附 从而形成显示缺陷形状的磁痕 能比较直观地检出缺陷 这种方法是应用最早 最广的一种无损检测方法 40 磁粉一般用工业纯铁或氧化铁制作 通常用四氧化三铁 Fe3O4 制成细微颗粒的粉末作为磁粉 磁粉可分为荧光磁粉和非荧光磁粉两大类 荧光磁粉是在普通磁粉的颗粒外表面涂上了一层荧光物质 使它在紫外线的照射下能发出荧光 主要的作用是提高了对比度 便于观察 磁粉检测又分干法和湿法两种 干法 将磁粉直接撒在被测工件表面 为便于磁粉颗粒向漏磁场滚动 通常干法检测所用的磁粉颗粒较大 所以检测灵敏度较低 但是在被测工件不允许采用湿法与水或油接触时 如温度较高的试件 则只能采用干湿法 41 湿法 将磁粉悬浮于载液 水或煤油等 之中形成磁悬液喷撒于被测工件表面 这时磁粉借助液体流动性较好的特点 能够比较容易地向微弱的漏磁场移动 同时由于湿法流动性好就可以采用比干法更加细的磁粉 使磁粉更易于被微小的漏磁场所吸附 因此湿法比干法的检测灵敏度高 42 总结磁粉探伤的一般程序 预处理 磁化 施加磁粉 观察记录 1 预处理将构件表面的油脂 涂料以及铁锈等去掉 以免影响磁粉附着在缺陷上 2 磁化选用适当的磁化方法和磁化电流 接通电源 对构件进行磁化 如下图 43 磁化方法 一 44 磁化方法 二 45 磁化方法 三 46 总结磁粉探伤的一般程序 预处理 磁化 施加磁粉 观察记录 3 施加磁粉按所选的干法或湿法施加干粉或磁悬液 4 观察记录用非荧光磁粉擦伤时 在光线明亮的地方 用自然光或灯光进行观察 用荧光磁粉擦伤时 则在暗室等暗处用紫外灯进行观察 47 六 连接的检测钢结构的许多质量事故出在连接上 故应将连接作为重点对象进行检查 譬如 重庆綦江彩虹桥 于1996年建成投入使用 1999年1月4日垮塌 其主要原因是该桥的主要受力拱架钢管焊接质量不合格 存在严重缺陷 个别焊缝有陈旧性裂痕 连接板的检查包括 1 检测连接板尺寸 尤其是厚度 是否符合要求 2 用直尺作为靠尺检查其平整度 3 测量因螺栓孔等造成的实际尺寸的减小 4 检测有无裂缝 局部缺损等损伤 48 对于螺栓连接 可用目测 锤敲相结合的方法检查 并用扭力扳手 当扳手达到一定的力矩时 带有声 光指示的扳手 对螺栓的紧固性进行复查 尤其对高强螺栓的连结更应仔细检查 此外 对螺栓的直径 个数 排列方式也要一一检查 焊接连接目前应用最广 出事故也较多 应检查其缺陷 焊缝的缺陷种类不少 如图所示 有裂纹 气孔 夹渣 未熔透 虚焊 咬边 弧坑等 49 焊缝的缺陷种类 50 焊缝外观质量检查检查焊缝缺陷时 可用超声探伤仪或射线探测仪检测 在对焊缝的内部缺陷进行探伤前应先进行外观质量检查 焊缝表面质量的检验可目测或用10倍放大镜 当存在疑义时 采用磁粉或渗透擦伤 如果焊缝外观质量不满足规定要求 需进行修补 焊缝的外形尺寸一般用焊缝检验尺测量 焊缝检验尺由主尺 多用尺和高度标尺构成 可用于测量焊接母材的坡口角度 间隙 错位 焊缝高度 焊缝宽度和角焊缝高度 51 焊缝外观质量检查 一 52 焊缝外观质量检查 二 53 焊缝质量等级 钢结构设计规范 规定焊缝质量等级分为一 二 三级 一级焊缝为动荷载或静荷载受拉 要求与母材等强度的焊缝 二级焊缝为动荷载或静荷载受压 要求与母材等强度的焊缝 三级焊缝是一 二级焊缝之外的贴角焊缝 一级焊缝不允许有外观质量缺陷 二 三级焊缝外观质量应符合 钢结构工程施工质量验收规范 GB50205中附录A的要求 54 焊缝内部缺陷的超声波探伤碳素结构钢应在焊缝冷却到环境温度 低合金结构钢应在完成焊接24h以后 进行焊接探伤检验 钢结构焊缝探伤的方法有超声波法和射线法 钢结构工程施工质量验收规范 GB50205 规定 设计要求全焊透的一 二级焊缝应采取超声波探伤进行内部缺陷的检验 超声波探伤不能对缺陷作出判断时 应采取射线探伤 其内部缺陷分级及探伤方法应符合现行国家标准 钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级法 GB11345 或 钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级 GB3323 的规定 55 一 二级焊缝的探伤比例 检验等级B级 原则上采用一种角度探头在焊缝的单面双侧进行探伤比例的计数方法按以下原则确定 1 对工厂制作焊缝 应按每条焊缝计算百分比 且探伤长度不应小于200mm 当焊缝长度不足200mm时 应对整条焊缝进行探伤 2 对现场安装焊缝 应按同一类型 同一施焊条件的焊缝条数计算百分比 探伤长度不应小于200mm 并不应少于1条焊缝 56 超声波的基本概念次声波 频率f小于20Hz人耳不可闻声波 频率f20Hz 20kHz人耳可闻超声波 频率f大于20kHz人耳不可闻金属超声波探伤频率0 5MHz 10MHz非金属超声波探伤频率25kHz 50kHz超声波波速v 频率f 波长 超声波探伤能测到的最小缺陷尺寸约为其波长的二分之一 激发超声波的方式不同或介质所承受的作用不同 就会产生不同的波型 所谓波型是指波的类型 它是按质点位移方向与波传播方向的关系划分的 常用于金属材料探伤的波型主要有 纵波 横波 表面波和板波等 实际应用时要依据检测对象 检测目的的不同 结合各种波型的特点进行合理地选择 57 纵波 在交替变化的拉伸或压缩应力作用下 介质中各受力质点之间的距离同时产生交替疏密变化 其质点振动方向与波动的传播方向平行 横波 在交变的剪切应力作用下 固体介质就会产生交变的剪切变形 其质点呈现具有波峰与波谷状的横向振动 质点振动的方向与波动的传播方向垂直 58 声压分贝值超声探伤中最常用的是声压分贝 dB 值 其在声学测量的定义是 待测声压值P1对参考声压值P2之比取十进制对数后乘以20 即 dB 声压 20logP1 P2声压分贝值的含义是 某一信号的声压对某一参考信号的声压的比值取对数 当探伤仪荧光屏的垂直线性良好时 分贝值也就是这两个信号的回波高度H1和H2比值的对数值 dB 声压 20logP1 P2 20logH1 H2 59 探头最主要参数 入射点与斜率的测定探头型号标称举例说明如下 2B20Z2 频率2MHzB 钛酸钡陶瓷20 圆晶片直径20mmZ 直探头4P5 5K34 频率4MHzP 锆钛酸铅陶瓷5 5 矩形晶片5 5mmK3 斜探头K值为3 60 斜探头入射点与斜率的测定斜探头声束轴线与探头楔块底面的交点称为斜探头的入射点 实际入射点往往与标志位置存在偏差 因此需经常测定 其测定方法如下 用CSK ZB或 W试块测定 将斜探头置于试块R100圆心处 探测R100圆弧 前后位移探头 使所获得的反射回波最高 此时探头壳侧面与R100圆心的刻度线所对应的点即为入射点 斜探头的标称K值为斜探头声束在钢中折射角的正切值 K值与入射点等参数的准确性对缺陷定位精度影响很大 因此需在使用前和使用中经常测定 K值的测定方法如下 用CSK ZB或 W试块测定 将被测探头置于试块上 探头沿试块侧面前后移动 当对应于 50圆弧面所获得最高反射回波时 斜探头的入射点所对应的试块上的角度刻度或K值刻度指示即为该探头的折射角或K值 61 62 斜探头斜率K与入射角 间的换算K tg 63 焊缝超声波探伤的基本原理探伤仪按信号的显示方式不同 可分为A B C型三种 即人们通常所说的A超 B超 C超 焊缝超声波探伤采用A超 焊缝探伤主要采用斜探头横波探伤 斜探头使声束斜向入射 根据在始脉冲与底脉冲之间是否存在探伤脉冲来判断焊缝中的缺陷 64 当发现焊缝中存在缺陷后 根据探头在试件上的位置以及缺陷回波的位置和在显示屏上高度 由此可确定焊缝的缺陷位置和大小 如上图 这是因为在探伤前按一定的比例在超声仪荧光屏上作有距离 波幅曲线 65 检测条件的选择由于焊缝中的危险缺陷常与入射声束轴线呈一定夹角 基于缺陷反射波指向性的考虑 频率不宜过高 一般工作频率采用2 0MHz 5 0MHz 板厚较大 衰减明显的焊缝应选用更低些的频率 探头K值的选择应使声束能扫查到焊缝的整个截面 能使声束中心线尽可能与主要危险性缺陷面垂直 常用的探头斜率为K1 5 K2 5 常用耦合剂有机油 甘油 浆糊 润滑脂和水等 从耦合剂效果看 浆糊与机油差别不大 但浆糊粘度大 并具有较好的水洗性 所以 常用于倾斜面或直立面的检测 66 检测前的准备 探测面的修整 探头入射点a和斜率K的测定 时间基线的调整 距离波幅曲线的绘制 1 探测面的修整探测面上的焊接飞溅 氧化皮 锈蚀和油垢等应清除掉 探头移动区的深坑应补焊后用砂轮打磨 探测面的修整宽度B应根据板厚t和探头的斜率K计算确定 一般不应小于2 5K t 2 斜探头入射点和斜率的测定 略 3 仪器时间基线的调整时间基线的调整包括零点校正和扫描速度调整 67 在横波检测时 为了定位方便 需要将声波在斜楔块中的传播时间扣除 以便将探头的入射点作为声程计算的零点 扣除这段声程的作业就是零点校正 扫描速度的调整则是与零点校正同时进行的 可使定位更为直接 时间基线的调整方法有如下三种 分为声程定位 水平距离定位 深度定位调整后荧光屏上的基线刻度与反射体的水平距离成正比 由于水平距离l与声程s的关系是 l s sin arctgK 68 利用CSK ZB试块上R50和R100两个圆弧面的反射进行调整 此时 l1 50 sin l2 100 sin 将斜探头对准R50 R100 调整仪器使其回波B1 B2分别对准基线刻度l1 l2即可 69 4 距离 波幅 DAC 曲线的绘制由于相同大小的缺陷因声程不同 回波幅度也不相同 超声波检测时要根据缺陷回波波幅高度判定缺陷是否有害 必须按不同声程回波波幅进行修正 通常用指定的对比试块来制作距离 波幅 DAC 曲线 钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级 GB11345 89 中采用其附录B对比试块 3 40横通孔试块 绘制DAC曲线 其主要步骤如下 70 a 选择探伤最大探测范围 并按深度 水平或声程调整时基线扫描比例 b 依据工件厚度和曲率选择对比试块 选取能产生最大反射波幅的横孔为第一基准孔 c 调节 增益 使该孔的反射波为荧光屏滿幅高度的80 将其峰值标记在荧光屏前辅助面板上 依次探测其它横孔 并找到最大反射波高 分别将峰值点标记在辅助面板上 d 将各标记点连成圆滑曲线 该曲线即为 3mm横孔DAC曲线基准线 如图 g 依据规定的各线灵敏度 在基准线下分别绘出判废线 定量线 评定线 并标记波幅的分区 f 在作上述测试的同时 可对现场使用的便携式试块上的某一参考反射体作同样测量 并将其反射波位置和峰值标记在曲线板上 以便现场进行灵敏度校验 71 72 距离 波幅曲线的灵敏度 73 探伤作业检验前 探伤人员应了解受检工件的材质 曲率 厚度 焊接方法 焊缝种类 坡口形式 焊缝余高及背面衬垫 沟槽等情况 探伤灵敏度不应低于评定线灵敏度 当受检工件的表面耦合损失及材质衰减与试块不一致时 应考虑探伤灵敏度的补偿 探伤扫查速度不应大于150mm s 相邻两次探头移动间隔要保证至少有10 的探头宽度重叠 为探测纵向缺陷 斜探头垂直于焊缝中心线放置在探伤面上 作锯齿形扫查如图 74 探头前后移动的范围应保证扫查到全部焊缝截面及热影响区 为探测焊缝及热影响区的横向缺陷应进行斜平行扫查 可在焊缝两侧边缘使探头与焊缝中心线成10 20 作斜平行扫查 为确定缺陷的位置 方向 形状 观察缺陷动态波形或区分缺陷讯号与伪讯号 可采用前后 左右 转角 环绕等四种探头基本扫查方式 下图 通过左右扫查测定缺陷指示长度 通过前后扫查并结合左右扫查找出缺陷的最高回波 通过定点转动和环绕运动推断缺陷的形状和缺陷性质 75 对所有反射波幅超过定量线的缺陷 均应确定其位置 最大反射波幅所在区域和缺陷指示长度 当时间基线按水平距离调整时 缺陷的水平距离l可由缺陷最大反射波在荧光屏上的位置直接读出 缺陷的深度h可通过计算或作图求出 见下图 奇次波h l k n 1 t n 1 3 偶次波h nt l k n 2 4 76 缺陷指示长度 l的测定采用1 2波高法 当缺陷反射波只有一个高点时 用降低6dB相对灵敏度测长 见下图 当缺陷反射波峰值起伏变化 有多个高点时 则以缺陷两端反射波降至1 2倍最大反射波波高之间探头的移动长度作为缺陷长度 见下图 77 焊缝缺陷的评定超过评定线的信号 应注意其是否具有裂纹等危险性缺陷的特征 如有怀疑时应采取改变探头角度 增加探伤面 观察动态波形 结合结构工艺特征作判定 如对波形不能准确判断时 应辅以其他检验方法作综合判定 相邻两缺陷各向间距小于8mm时 两缺陷指示长度之和作为单个缺陷的指示长度 最大反射波幅位于 区的缺陷 其指示长度小于10mm时按5mm计 最大反射波幅位于 区的缺陷 根据缺陷指示长度按下表的要求进行评定 78 缺陷的评定等级 注 为坡口加工侧母材板厚 母材板厚不同时 以较薄侧板厚为准 79 焊缝缺陷的评定最大反射波幅不超过评定线的缺陷 均评为 级 最大反射波幅超过评定线的缺陷 检验者判定为裂纹 未焊透等危险性缺陷时 无论其波幅和长度如何 均评定为 级 反射波幅位于 区的非裂纹性缺陷 均评为 级 反射波幅位于 区的缺陷 无论其指示长度如何 均评定为 级 80 不合格焊缝的处理不合格的缺陷应返修 应用碳弧气刨刨去缺陷 为防止裂纹扩大或延伸 刨去长度应在缺陷两端各加50mm 刨削深度也应将缺陷完全彻底清除 露出金属母材 并经砂轮打磨后施焊 返修区域修补后应按原探伤要求进行复验 同一条焊缝一般只允许连续返修补焊2次 81 总结超声波探伤的主要步骤 1 探测面的修整不小于2 5K t 2 探头入射点 斜率的测定 a 10mm K 2 3 时间的调整 比例尺 1 1水平定位44 7 89 4 4 DAC曲线的绘制 并记录分贝数 如20 22 6dB 5 考虑补偿后定出各线的分贝数 补偿3分贝后为45dB 评定线DAC 16 29dB 定量线DAC 10 35dB 判废线DAC 4 41dB 6 涂抹耦合剂 7 单面双侧探伤 用29dB探伤 发现缺陷用35dB去测长 定量 8 评定等级 一级 级2 3 最小12mm 最大50mm 82 七 钢材锈蚀的检测钢结构在潮湿 存水和酸碱盐腐蚀性环境中容易生锈 锈蚀导致钢材截面削弱 承载力下降 钢材的锈蚀程度可由其截面厚度的变化来反应 检测钢材厚度 必须先除锈 的仪器有超声波测厚仪 声速设定 耦合剂 和游标卡尺 超声波测厚仪采用脉冲反射波法 超声波从一种均匀介质向另一种介质传播时 在界面会发生反射 测厚仪可测出探头自发出超声波至收到界面反射回波的时间 超声波在各种钢材中的传播速度已知 或通过实测确定 由波速和传播时间测算出钢材的厚度 对于数字超声波测厚仪 厚度值会直接显示在显示屏上 83 八 防火涂层的检测钢结构在高温条件下 材料强度显著降低 譬如2001年9月11日受恐怖袭击的美国纽约世贸中心就是典型的例子 世贸大厦采用筒中筒结构 为姊妹塔楼 地下6层 地上110层 高411m 标准层平面尺寸63 5m 63 5m 总面积125万平方米 整个大楼可容纳5万人办公 相当于5个深圳地王大厦 外筒为钢柱 建于1973年 每幢楼用钢量7800t 两座大楼受飞机撞击之后 一个在一小时倒塌 另一个在一小时四十分倒塌 世贸大厦看上去非常坚固 为什么受撞击后会倒塌 84 撞击在300 400m高处 对楼根部产生很大的力矩 这一力矩比正常情况增加了20 30 但这一增加的力矩应在设计的安全范围内 造成大厦倒塌的重要原因是撞击后引起的大火 燃烧引起的高温可达1000 传至下部的温度也有几百度 钢柱受热后失去强度 使上层荷载塌下 并后加到下一层 在设计上 楼板只承受本层的荷载 上层塌落后荷载全部加在下层 使下层超负荷 所以整个大厦是一层层垂直塌下的 后受撞击的先塌 是因为后受撞击的大厦撞击的部位更靠近下部 钢柱的荷载更大 所以先塌 可见 耐火性差是钢结构致命的缺点 应十分重视防火涂层的检测 85 防火涂层的质量要求薄型防火涂层表面裂纹宽度不应大小0 5mm 涂层厚度应符合有关耐火极限的设计要求 厚型防火涂层表面裂纹宽度不应大小1mm 其涂层厚度应有80 以上的面积符合耐火极限的设计要求 且最薄处厚度不应低于设计要求的85 防火涂料涂层厚度测定用测针 厚度测量仪 测定 全钢框架结构的梁和柱的防火层厚度测定 在构件长度内每隔3m取一截面 对于梁和柱在所选择的位置中 分别测出6个和8个点 分别计算出它们的平均值 精确到0 5mm 86 钢结构防火涂料 3 技术要求 1 基本要求a 防火涂料的原料不应含石棉和甲醛 不采用苯类溶剂 施工干燥后不应有刺激性气味 不腐蚀钢材 在规定的使用期内需保持其性能 b 室内裸露钢结构 轻型屋盖钢结构及有装饰要求的钢结构 当规定其耐火极限在1 5h及以下时 宜选用超薄型或薄型防火涂料 室内隐蔽钢结构 高层全钢结构及多层厂房钢结构 当规定其耐火极限在1 5h以上时 应选用厚型防火涂料 87 钢结构防火涂料粘接强度试验 4 主控项目试验方法根据GB50205 2001 钢结构工程施工质量验收规范 中规定 钢结构防火涂料涂装主控项目包括 粘接强度 抗压强度 涂层厚度及表面裂纹宽度 其中涂层厚度为强制性条文 必须严格执行 1 粘接强度a 取样按GB3186 82的规定取样 按随机取样方法 对同一生产厂生产的相同包装的产品进行取样 取样数应不低于 n为交货产品的桶数 88 钢结构防火涂料粘接强度试验 b 试验制备 i 试件底材采用Q235钢材 彻底清除锈迹后 按规定的防锈措施进行防锈处理 底材尺寸为70 70 6 10 mm ii 按涂料产品规定的施工工艺进行涂覆施工 理化性能试件涂层厚度分别为 CB类 1 50 0 20 mm B类 3 5 0 5 mm H类 8 2 mm 达到规定厚度后应抹平和修边 保证均匀平整 其中 对于复层涂料作如下规定 作装饰或增强耐久性等作用的面层涂料厚度不超过0 2mm CB类 0 5mm B类 2mm H类 增强与底材的粘结或作防锈处理的底层涂料厚度不超过0 5mm CB类 1mm B类 3mm H类 涂好的试件涂层面向上水平放置在试验台上干燥养护 除用于试验表干时间和初期干燥抗裂性的