钢结构焊缝的超声波检测 (已发表论文).doc

钢结构焊缝的超声波检测安徽三兴检测有限公司 HQJ摘要：本文结合现行钢结构工程施工及验收规范，对现场钢结构焊缝超声波检测的标准、检测仪器及探头的选择、缺陷波的识别、缺陷的定性及焊接质量等级的评定进行了论述。关键词：钢结构焊缝 超声检测 引言近年来随着经济建设的持续高速发展，在化工建筑的施工过程中钢结构因其强度高、自重轻、整体刚性好、变形能力强；材料塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载；建筑工期短等特点得到日益广泛的应用。与此同时国家质量技术监督部门也开始了对钢结构制造安装的监督管理。焊缝内部质量的优劣是保证结构整体质量的根本，必须进行相应等级的焊缝质量检测。钢结构设计规范规定焊缝质量等级分为一、二、三级，一、二级焊缝必须进行焊缝内部缺陷检测，检验标准对应于钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级GB/T 11345-1989 的、级质量等级。从事钢结构超声波检测的探伤人员必须具备一定的超声理论知识和丰富的实际操作经验，同时还应了解金属材料特性的物理化学性能、焊接工艺过程、可能产生的缺陷以及容易产生缺陷的位置等基础知识。只有这样，才能采取正确的超声波检测工艺并对检测结果作出正确的判断。笔者结合自身参与的中海油惠州炼油120万吨/年常减压装置、新余多晶硅项目、神华宁煤集团宁东烯烃项目、芜湖发电厂五期项目、淮化液体二氧化碳项目等多个项目施工现场的钢结构超声波检测，总结了一些经验，供大家参考。一、钢结构验收规范对超声波检测的要求根据GB50205-2001钢结构工程施工及验收规范的规定，对一级、二级焊缝内部质量应进行超声波探伤检测，检测比例分别是焊缝长度的100%和20%。对于手工电弧焊，同一制造单位的焊工的焊接水平可能存在较大差异，抽取部分构件的20%进行焊缝检测往往不能有效的反应整批焊缝质量。标准强调了探伤比例按每条焊缝长度的百分数计，且不小于200mm，而绝对不是构件焊缝总长度的百分数；这是保证每条焊缝质量的硬性规定。这一点在执行过程中往往得不到足够的重视。焊缝超声波抽检分为两种情况，一是对制造厂质保体系具备探伤条件的，根据其企业内部检验报告进行抽样核实，其探伤比例为焊缝数量是20%。二是对制造厂质保体系不具备探伤条件的情况，或现场组装的钢结构焊缝，则应严格按照GB50205-2001规定探伤比例按每条焊缝长度的20%且不小于200mm进行检测抽查。二、超声波检测标准建筑钢结构的超声波检测经常接触的检测标准有以下三个：GB/T 11345-1989 钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级法、JB/T 4730.3-2005 承压设备无损检测 第三部分超声波检测、 JG/T 203-2007钢结构超声波探伤及质量分级法，但是这三个标准分别有不同的侧重点： GB/T 11345-1989钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级法标准侧重于母材厚度不小于8mm的铁素体类钢全焊透熔化焊缝，不适用于铸钢及奥氏体不锈钢焊缝；外径小于159mm的钢管对接焊缝；内径小于等于200mm的管座角焊缝及外径小于250mm和内外径之比小于80%的纵向焊缝。 JB/T 4730.3-2005承压设备无损检测 第三部分超声波检测标准侧重于金属材料制承压设备用原材料、零部件和焊接接头的超声检测，也适用于金属材料制在用承压设备的超声检测以及与承压设备有关的支承件和结构件。 JG/T 203-2007钢结构超声波探伤及质量分级法标准侧重于球节点网状结构中钢管与相贯球节点焊接接头以及钢管对接焊缝的超声波检测。该标准规定了管节点用斜探头接触法超声波检测及评定质量的分级方法，同时还规定了建筑钢结构和钢建建筑物等即板节点用超声探伤，以及根据超声探伤结果进行质量分级的方法。三、仪器、探头的选择 超声波探伤仪超声波探伤仪的性能应符合所使用的检测标准的要求，最好使用数字式超声波检测仪器。仪器的水平线性误差不得大于1%，垂直线性误差不得大于5%，水平线性误和垂直线性误差应每3个月进行一次校验。 探头、晶片尺寸超声波探头的晶片尺寸较大时，声波入射至反射体的能量大且指向角较小，能量相对集中，发现远距离缺陷能力强，但通常晶片尺寸大的探头前沿较大，一次波能直接扫查的区域较小。检测频率相同时，晶片尺寸小，有利于发现薄板焊缝缺陷。因此，钢结构焊缝的厚度较大时，应选用较大的晶片尺寸；反之，则应选用较小的晶片尺寸。、探头K值大K值的探头，一次波能直接扫查的区域也较大，适用于薄壁工件的检测。但大K值探头会有不同程度的表面波干扰，增加缺陷判断的难度，当然表面波与缺陷波还是能区别的，在一定范围内前后移动探头表面反射波信号通常始终存在，且波幅变化不显著，而缺陷波只有探头在特定的位置，才具有最佳的反射条件，因而，发现缺陷波时前后移动探头，波幅变化显著。小K值的探头由于超声波在工件内部传输的距离较短，检测灵敏度相对较高。其缺点是对于薄壁工件声束不能扫查到整个焊缝截面，有可能漏检。只适用于适用于厚壁工件的超声波检测。综上所述，对于厚壁焊缝进行超声波检测时，应选用晶片尺寸大、K值小的探头，对于薄壁焊缝进行超声波检测时，应选用晶片尺寸小、K值大的探头。四、缺陷波的识别在检测过程中，示波屏上常除了出现由缺陷引起的发射波外，还会出现一些有焊缝表面不规则形状引起的反射讯号，折现非缺陷反射信号主要由焊角反射、咬边反射及沟槽反射等引起。要正确的对焊缝质量进行判定，必须把缺陷波与焊缝表面不规则形状引起反射波区分开来。咬边属于焊缝表面缺陷，一般有一定长度，可通过表面检查加以判别。焊角反射和沟槽反射可通过反射波在示波屏上的位置计算得到水平距离和垂直距离，与焊角和沟槽的位置相同而加以判定。并可以用手指沾油在焊角和沟槽处轻轻敲击，如反射波高度随着敲击而降低，则可以判定反射波是由于焊角和沟槽反射引起的，否则则为缺陷反射引起。五、缺陷性质的判断焊缝中常见的缺陷主要有气孔、夹渣、未焊透、未熔合和裂纹。根据缺陷波的大小、位置、探头运动时波幅变化的特点，结合工艺情况，可以对缺陷的性质进行大致的判断。气孔一般产生于引弧和收弧处，在我们的实际工作中，发现一些制造单位不严格按焊接工艺施工，不加引弧板和收弧板，在这种情况下，焊缝两端的问题较集中。气孔缺陷探头稍一移动，波形即消失；从各方向探测，可得到大致相同的反射波，反射波一般不高。夹渣一般波幅也不高，但从各方向探测时，缺陷波高各不相同，探头沿焊缝方向移动时，反射波波幅上下起伏不定。未焊透的位置根据坡口型式的不同，一般出现在焊缝中部、焊缝两侧和焊根部。未焊透有一定长度，反射波幅较高，且从焊缝两侧探伤时，能得到大致相当的反射波高。裂纹一般呈线状或面状，反射明显。探头沿焊缝方向移动时，反射波不会很快消失；探头转动时，多波峰的最大值交替错动。未熔合一般出现在焊缝坡口位置或多层焊的层焊缝两侧间位置。坡口未熔合的反射波在两侧检测时，反射波波幅在两侧明显不同。层间未熔合反射波与夹渣的反射波相似，从各方向探测时，缺陷波高各不相同，探头沿焊缝方向移动时，反射波波幅上下起伏。六、焊接质量等级的评定超声检测时，应对焊接质量等级进行判定，依据缺陷缺陷性质、缺陷反射波波幅和缺陷的指示长度进行评定评定。焊缝质量评定的有关规定、最大反射波幅位于DAC曲线区的非危险性缺陷，其指示长度小于10mm时，按5mm计。、在检测范围内，相邻两个缺陷间距不大于8mm时，两个缺陷指示长度之和作为单个缺陷的指示长度；相邻两个缺陷间距大于8mm时，两个缺陷分别计算各自指示长度。焊缝质量等级评定、最大反射波幅不超过评定线（未达到区）的缺陷均评为级。、最大反射波幅超过评定线不到定量线的非裂纹类缺陷均评为级。、最大反射波幅超过评定线的缺陷，检测人员判定为裂纹、等危害性缺陷时，无论其波幅和尺寸如何均评定为级。、最大反射波幅位于区的缺陷，无论其指示长度如何，均评定为级、最大反射波幅位于区的非危险性缺陷，根据缺陷指示长度按照标准规定进行评级。七、结束语综上所述，对钢结构焊缝进行超声波检测时，要正确的选择仪器和探头，准确识别缺陷反射波，并根据反射波的特点判断缺陷的性质，根据反射波波幅和缺陷指示长度对焊接质量进行等级评定。参考文献1 GB50205-2001钢结构结构施工质量验收规范