应用CAD技术分析钢结构焊缝超声波探伤的伪缺陷

1 1 8 A r c h i t e c t u r e T e c h n o l o g y 第 3 6 卷 2 0 0 5 年 第2 期 Vo 1 3 6 No 2 应用C A D技术分析钢结构焊缝 超声波探伤的伪缺陷 杨晓东尚建丽张林绪张合群 西安建筑科技大学 7 1 0 0 5 5 西安 1 1 祸合剂反射波 1 2 表面波反射 摘要 应用计算机 C A D技术的人机对话功能 依据钢结构设计参 数 结合焊缝实际结构和尺寸 绘制斜探头超声波焊缝截面扫查过程的动态 图形 同时 模拟斜探头超声波探伤过程 实践证明 该技术能形象准确 定 量地反映真伪缺陷回波位置 提高超声波钢结构焊缝探伤的准确性 关键词 C A D技术 动态图形 钢结构 焊缝 中图分类号 T U 3 9 1文献标识码 B文章编号 1 0 0 0 4 7 2 6 2 0 0 5 0 2 0 1 1 8 0 3 US I NG C AD T ECHNOLOGY T O ANAL YS E F AL S E DE F ECT I N W E LDE D S EAMS OF S TE EL S TRUCT URE B Y UL TRAS ONI C F L AW DE TECT ORS Y A N G X ia o d o n g S H A N G J ia n li Z H A N G L in x u Z H A N G H e q u n A b s t r a c t T h e d y n a m i c d r a w i n g o f e x p l o r i n g t h e w e l d e d s e a m s w i t h d i a g o n a l u l t r a s o n i c fl a w d e t e c t o r s i s o b t a i n e d b y t h e C A D a c c o r d i n g t o t h e d e s i g n p a r a m e t e r i n s t e e l s t r u c t u r e w i t h t h e a c t u a l s t r u c t u r e a n d s i z e o f t h e w e l d e d s e a m s A t t h e s a m e t i m e t h e p r o c e s s o f t h e u l t r a s o n i c d e t e c t i o n b y u s i n g d i a g o n a l fl a w d e t e c t o r s c a n b e s i m u l a t e d I t i s p r o v e n t h a t t h e t e c h n o l o g y c a n m a k e t h e i m a g e a c c u r a t e r e fl e c t t h e p o s i t i o n o f t r u e f a l s e d e f e c t q u a n t i t a t i v e l y a n d i n c r e a s e t h e a c c u r a c y o f t h e d e t e c t i o n i n t h e w e l d e d s e a m s o f t h e s t e e l s t r u c t u r e b y u s i n g t h e u l t r a s o n i c me t h o d K e y w o r d s C A D t e c h n o l o g y d y n a m i c d r a w i n g s t e e l s t r u c t u r e w e l d e d s e a m 超声波探伤效率高 在建筑钢结 构焊缝探伤中常常作为首选方法 由 于建筑钢结构焊缝构造型式复杂 多 样 使超声波探伤回波中假信号较多 传统的假信号鉴别是检验人员根据超 声波反射 折射理论 并计算相应的回 波声程 分析判断示波屏上可能出现 的各种非缺陷回波 或用手指蘸祸合 剂触摸法鉴别轮廓界面回波 从而达 到正确探伤的目的 传统的鉴别方法 常常不易操作且准确率低 因此需要 寻找一种简便的方法判别超声波回波 假信号 达到去伪存真提高超声波缺 陷的检出率 现代计算机的C A D技术 可以解决这一问题 1 常见的伪缺陷回波分析 1 1 建筑钢结构中常见的伪缺陷回波 建筑钢结构焊接常见的伪缺陷回 波有如下几种 1 焊缝上下错位引起的反射波 2 焊缝两边钢板不等厚引起的 反射波 3 角焊缝边角引起的反射波 焊缝表面沟槽引起的反射波 5 焊缝余高引起的反射波 回自 动焊中的lu字反射波 7 钢网架管球节点球内皮引起 的反射波 杨晓东 1 9 6 8 年 1 1 月生 陕西勉县人 西安建筑 科技大学 硕士研究生 工程师 7 1 0 0 5 5 西安 收稿 日 期 2 0 0 4 1 2 0 2 8 衬板反射波 9 焊瘤反射波 1 0 仪器 探头杂波 L Z 伪缺陷回波分析 上述 4 6 1 0 1 1 1 2 伪缺陷 回波人工比较容易判别 其他伪缺陷 回波因建筑钢结构特殊的焊缝构造原 因 较难判别 2 应用 C A D技术分析伪缺陷 C A D是一种计算机绘图软件 具 有人机对话功能 通过 C A D精确绘制 被检焊缝截面的超声波探头入射点 人射波线 反射波线位置变化的动态 图形不失为一种实用方法 用鼠标点 击移动命令 拖动人射 反射波线在所 需要的方向位置来回精确移动 达到 模拟实际探伤探头移动的效果 在图 形上形象生动反映出超声波的人射 点 人射波线 反射波线在所检焊缝断 面位置连续的变化 从而在图形上较 准确地反映出伪缺陷回波点的位置 绘图时参考设计图纸 施工现场板材 和焊缝实际尺寸 以便精确反映回波 位置 C A D具有的捕捉点自 动标注功 能 能精确地标注出伪缺陷回波位置 点与超声波人射点之间的距离 并可 将图形打印出 以便随时查阅 C A D技术分析典型的钢结构焊缝 伪缺陷回波时选用横波斜探头 水平 1 1 调节扫描速度 即实际超声波人射 点到反射点的水平距离等于超声波仪 显示回波波位读数 2 1 焊缝上下错位波 两边钢板不等 厚 角焊缝边角引起的反射波 建筑钢结构中由于受施工条件 建筑构造的限制 对接焊缝两边常常 有错边现象 见图1 所示 由于钢结构 设计 构造的要求 对接焊缝两边钢板 常常厚度不同 见图2 所示 建筑轻钢 结构中角焊缝较多 见图3 所示 应用 计算机C A D动态绘图 即直接用移动 命令 鼠标拖动人射波 反射波线沿探 测面模拟探头探伤移动过程 反映出 焊缝中连续变化的回波位置 可找出 伪缺陷回波的波位 2 2网架管球节点焊缝伪缺陷回 波 死区 分析 建筑焊接球网架管球节点焊缝 万方数据 2 0 0 5 年第 2 期应用 C A D技术分析钢结构焊缝超声波探伤的伪缺陷 1 1 9 探头移动方 向 嵘 衬板 图 1 板材对接焊缝上下错位 探头移动方 向 0 a 0 a 0 c 0 c 探头移动方向 图4 焊接网架管球节点伪缺陷回波位置 a 管球焊缝构造 b 焊缝余高角反射波位 c 管壁内 焊瘤反射波位 d 球内壁反射波位 e 死区分析 焊缝 管壁 a 0 If 牛 管壁 笑 卜乏 丑 图2 焊缝两边钢板不等厚焊接 a 轴心焊接 b 偏心焊接 探头移动方向 2 3 5 2 5 41 341 6 扮 2 尹 军 图3 轻钢结构角焊缝及伪缺陷回波分析 周边的杆件较多 多数情况下只可能 用斜探头在杆件处检验管球节点焊缝 质量 由于球皮曲率 管件内衬板及根 部焊瘤的影响常常有伪缺陷回波 缺 陷回波混杂在一起 且伪缺陷回波波峰 较高 当斜探头沿管件周向移动时其 波幅较稳定 因为有些伪缺陷回波位 置被包在管球内部 用常规的辅助手 法不易判别 但通过 C A D的精确绘 图 动态分析可将这些伪缺陷在示波 屏上的位置定量描述出来 图4 当探 头从 1 点位置向4 点位置移动时管球 焊缝可能出现的伪缺陷波位分别在示 波屏上的水平距离为a l a 2 b c 由于 焊缝构造的要求 有些焊缝区域不能 被检查到称之为 死区 见图4 e 阴 影面积 通过 C A D绘制动态图形可定 量分析 死区 区域的大小 以便正确 地选择探头 减少 死区 区域 3 工程应用 3 1 某工地给水管道的焊缝超声波探伤 该工程给水管道钢管直径 1 2 0 0 m m 公称壁厚 1 4 0 m m 实测壁厚 1 3 8 m m o 焊口均采用 V形坡口 超声探伤 仪为 C T S 2 2型 对比试块 R B 1 选 用探头5 P 6 X 6 K 2 人射波折射角6 3 0 即入射波线与法线的夹角 6 3 0 前沿为 5 5 m m 即超声波人射点到探头最前 图5 管道实测焊缝结构及伪缺陷回波位置 a 管道实测焊缝结构 b 实测伪缺陷回波位置 端的距离 扫描 速度水平 l l o 该 工 程 最 后 一 段 管 道 一 端用法兰盘与 旧球墨管道连 接 另一端与钢 管对焊 由于施 工安装累计偏 差的影响 在保 证 法兰盘 准确 连接后 对接管 道 焊缝两边 产 生 了较大 的上 下错位 见图 5 a 当探头在焊 缝右测移动 入 射点 1距焊角 0 5 0 d 图6 管球节点焊缝构造及伪缺陷回波位置分析 8 焊接网架管球节点实测焊缝尺寸 b 探头在1 点人射内 球皮 回波位置 c 探头在2 点人射内球皮回波位置 d 探头在2 点人 射内球皮多次回波波幅 边 a 点 1 1 m m时 超声波示波屏 2 4 m m处有一最高波幅 探头入射点 2 移 动到距焊角边 a 点 2 7 m m时 超声波 示波屏 4 2 m m处有一最高波幅 探头 沿管道周向移动时 这两处波幅均较 稳定 且反射回波水平位置在焊缝中 初步判断可能是缺陷 但经 C A D精确 绘图 模拟探头移动动态分析后 判断 应当是根部余高和焊缝边角伪缺陷回 波 见图5 b 0 3 2 某厂房焊接球网架工程 该厂房为焊接球网架屋面 网架 主要受拉区管球节点结构特点是球径 大 球壁厚 管件数量品种多 所以管 球结点焊缝检验的探测面只能选择管 件面 施工要求制作3 个管 0 1 8 0 x 1 2 球 0 4 0 0 x 2 0 连接试件进行极限拉力检 验 其试件规格 焊缝尺寸见图6 a 所 示 极限拉力检验前首先用超声波对 焊缝探伤 超声波探伤选用仪器为 万方数据 1 2 0 建筑技术 A r c h i t e c t u r e T e c h n o l o g y 第 3 6卷 2 0 0 5 Vo 1 3 6 年 第 2期 No 2 几种地脚螺栓预留孔埋设方法的比较 江薇薇樊兆阳 程道广 中国有色金属第六冶金建设公司 4 5 0 0 0 3 郑州 关键词 地脚螺栓 预留孔 塞体 波纹套管 中图分类号 T U 7 5 8 1 1文献标识码 B文章编号 1 0 0 0 4 7 2 6 2 0 0 5 0 2 0 1 2 0 0 2 COMP ARI S ON OF S E VERAL EMBE DDIN G MET HODS OF P RE P ARE D HOL E OF A NC HORI NG B OL T J I A N G We iw e i F A N Z h a o y a n g C H E N G D a o g u a n g K e y w o r d s a n c h o r i n g b o l t p r e p a r e d h o l e c o r k c o r r u g a t e d s l e e v e 地脚螺栓预留孔埋设方法 又称m m以下的螺栓 因此 如何在施工中 2 抽拔式塞体构造 方法 为使塞体抽拔较易 降低损坏率 施工中曾改进使用过图2 所示几种抽 拔式塞体 a 为木盒塞体 用1 5 m m 厚 木板拼成截面为1 0 0 m m x 1 0 0 m m 做成 易装拆式 四片可依次拆除 并设一定 坡度 拆卸较易 时间可不限 适于预 留深6 0 c m以内的孔 b 为木芯 包林 秸做成上粗下细 外缠塑料薄膜 用木 方悬吊固定在模板上 可在浇筑混凝 土后1 周内拔出 孔内混凝土留有竖向 沟槽 可增强螺栓与基础的粘结力 c 为用小圆竹 或板条中插人一木 楔 拼制成束 外裹塑料薄膜 再用浸 预留孔法 二次灌浆法埋设地脚螺栓 是在基础支模的同时 按螺栓设计位 置和深度 支设螺栓塞体 孔盒 下同 并加以固定 待混凝土浇筑后 将螺栓 塞体拔出 或不拔出 形成孔洞 在安 装机械设备前 或安装机械设备后 在孔洞中装设地脚螺栓 进行校正 用 细石混凝土或无收缩细石混凝土二次 灌浆固定 该方法虽具有预留孔的精 度要求低 2 0 m m 施工工艺简单 不 用固定架 节省钢材等优点 但增加二 次灌浆工序 消耗大量塞体材料 操作 麻烦 费工费时 埋设螺栓的抗拔 抗 震强度低 一般仅适用于埋设直径3 6 降低塞体材料消耗 减轻劳动强度 提 高预留孔抗拔 抗震强度 扩大埋设直 径 是一个值得研究的课题 1 预留孔方法 螺栓预留孔的常规作法 一般多 采用预埋易抽拔的木塞体 用方木或 型钢支悬固定于基础模板上 下部用 钢筋固定 图1 混凝土浇筑初凝后轻 轻拔动或转动 在完全结硬前 一般6 8 h 借压杆 孔深小于0 5 m 杠杆或 倒链 孔深0 51 5 m 拔出 当预留孔较 多或较深时 则要采用固定架固定 这 种工艺方法存在的问题是 塞体抽拔 时间掌握困难 抽拔不及时往往将塞 体材料损坏 木材消耗量大 且常将孔 洞混凝土损坏 再者这种上口大下口 小的孔洞使螺栓的抗拔力较差 有时 造成地脚螺栓松动 影响生产使用 图 1 地脚螺栓预留孔留设方法 1 中2 5 钢筋或L 5 0 x 6 立柱 2 1 0 0 x 1 0 0 或1 0 0 x 5 0 木横梁 3 1 0 0 x 1 0 0 方木芯做 成锥形预埋塞体 4 小 6 钢筋拉结条 7 U 邸啡日目 毓贻姗 广矛叠昌昌 l 喇川川旧 图 2 抽拔式预留孔塞体 江薇薇 女 1 9 6 2 年1 0 月生 江西都昌人 中国 有色金属第六冶金建设公司 高级工程师 4 5 0 0 5 3 郑州 收稿日期 2 0 0 4 0 9 2 8 a 木盒 b 木芯包林秸 c 细竹杆 束 d 钢管 1 1 5 厚木板 2 一 方木 3 一 缠塑料薄膜 带 4 一 细竹杆 5 一 外缠塑料薄膜带捆 扎成束 6 钢管 7 一 旋孔 硒 户 欲 产 价 r钾 r 4 r户 介 户 动 户 动卫 吸 已 t 已a户 户 从 凡峨乡必么砍巴动卫 动卫 C T S 2 2超声波仪 对比试块 C S K I C 和R B J 1 探头为5 P 6 X 6 K 2 人射波折 射 角 6 3 0 探 头 前 沿 为 5 5 m m 5 P 6 X 6 K 2 5 人射波折射角6 8 0 探头前 沿为5