钢结构对接焊缝的超声波探伤

钢结构对接焊缝的超声波探伤建筑技术天津建设科技2006?增刊钢结构对接焊缝的超声波探伤陶伟(天津市大港区城建建筑材料试验室,天津300270)摘要:介绍了钢结构钢板对接焊缝的超声波探伤的基本知识.主要包括:焊缝的评定等级,检验等级,探伤比例的规定,设备的选择和调试,探伤手法,缺陷判断等.关键词:钢结构;对接焊缝;超声波探伤中图分类号:TU391文献标识码:C文章编号:10083197(2006)$2011403近年来随着我国经济建设步伐的加快,许多大型的钢结构建设工程也随之拔地而起,为了保证工程的建设质量,超声波无损检测技术正在起到越来越重要的作用.本文主要对钢结构工程中检测人员经常要遇到的钢板对接焊缝的超声波探伤予以论述.1了解对接焊缝的评定等级,检验等级和探伤匕例在钢结构的钢板对接焊缝中一般要求全焊透的一,二级焊缝要采用超声波进行内部缺陷的探伤,当超声波探伤不能对缺陷作出充分判断时,应采用射线探伤.也就是说超声波探伤不是钢结构工程中探伤的唯一手段,当我们对缺陷的判断不准确时,可以借助射线探伤的方法予以确定.对于一级和二级对接焊缝的超声波探伤应首先明确焊缝的评定等级,检验等级和探伤比例的规定.一级焊缝的评定等级为II级,二级焊缝的评定等级为III级,也就是说一级焊缝级合格,二级焊缝III级合格.关于具体何为II级合收稿日期120060306作者简介:陶伟(1972一),男,工程师,学士,天津市大港区城建建筑材料实验室,从事建筑材料检NT作.?.-114-格,何为III级合格将在下文中予以说明.一级焊缝的检验等级是B级,二级焊缝的检验等级也是B级.在实际的探伤中检验等级分A,B,C三级,而钢结构中钢板对接焊缝的超声波探伤一般应用B级检验,所以这里只介绍这种检验方法.B级检验原则上采用一种角度的探头在焊缝的单面双侧进行探测,对整个焊缝截面进行检测.当母材厚度>100rtlln时,采用双面双侧检验.受几何条件的限制可在焊缝的双面单侧采用两种角度探头进行探伤.条件允许时应做横向缺陷的检验.对于探伤比例一级焊缝为100%,二级焊缝为20%.探伤比例的计数方法是:对于工厂制作的焊缝应按照每条焊缝计算百分比,且探伤长度>2001Tlln,当焊缝长度不足2001TIITI时,应对整条焊缝进行探伤;对于现场安装的焊缝,应按照同一类型,同一施焊条件的焊缝条数计算百分比,探伤长度应200mln,并应不少于1条焊缝.这里需要指出的是,在实际的探伤中有很多检测人员误以为对于工厂制作的二级焊缝应按照焊缝的条数计算探伤比例,这种认识是错误的,对于工厂制作的二级焊缝每条焊缝都应该进行检,狈0,只不过应对每条焊缝按照长度的20%进行探伤,但是还应满足以上对于探伤长度的规定.对于现场安装的焊缝可以按照条数计算探伤比例,天津建设科技2006?增刊建筑技术但也应满足以上对于探伤长度和探伤条数的规定.2关于探伤仪器,探头以及耦合剂2.1正确的选用探伤仪和探头正确的选用探伤仪器和探头对于有效地发现缺陷并对缺陷的定位,定量和定性是至关重要的.对于探伤仪的选择应遵循:对于定位要求高的情况,应选择水平线性误差小的仪器;对于定量要求高的情况,应选择垂直线性好,衰减器精度高的仪器;对于室外现场探伤,应选择重量轻,荧光屏亮度好,抗干扰能力强的便携式仪器.而对于探头的选择应注意探头的频率,探头晶片尺寸,横波探头值的选择.对于探头的频率的选择,一般应在保证探伤灵敏度的前提下尽量选用较低的频率.探头晶片尺寸选择时,对于探测厚度较大的工件,为了有效地发现远距离缺陷宜选用大晶片探头.探伤小型工件时,为了提高缺陷定位定量宜选用小晶片探头.在选择探头的值时,工件厚度较小时应选用大值,厚度较大时应选用小值.即实际探测时应在保证探伤灵敏度的前提下尽可能选用较低频率的探头.厚度大的试件选用大晶片,小值探头,厚度小的试件选用小晶片,大值探头.在这里有必要介绍一下钢板厚度的分类,一般根据钢板的厚度不同将钢板分为:厚度<6mlTl的为薄板,厚度在640mlTl之间为中板,厚度>40mlTl的为厚板.按照这种分类,我们在钢结构的超声波探伤中经常要对中板进行探伤,特别是625mlTl之间的中板.2.2耦合剂的正确使用耦合剂的正确使用也在一定程度上影响着缺陷的判断.应选用适当的液体或糊状物作为耦合剂,一般常用的耦合剂是水,机油,甘油和浆糊.这里要特别指出的是,我们在实际检测中容易忽视的问题是在现场检测时所使用的耦合剂一定要与调节仪器时所使用的耦合剂一致.3现场检测3.1认识检测区域和探头移动区的清理在进行现场检测时应明确超声波检测具体的检测区域,很多人认为超声波的检测区域就是焊缝本身,这种观点是不对的,实际的检测区域是焊缝本身再加上焊缝两侧各相当于母材厚度30%的一段区域.这个区域最小10mlTl,最大20mlTl.在对焊缝的检测区域进行探伤前,探头移动区应清除飞溅,铁屑,油垢及其他外部杂质.探伤面应平整光滑,便于探头的自由扫查.一般应对该区域进行打磨,打磨区域为焊缝的单面双侧,单侧宽度为2.5KT(为探头值,为母材厚度).去除余高的焊缝,应将余高打磨到与临近的母材平齐,保留余高的焊缝,如焊缝表面有咬边,较大地隆起和凹陷等也应进行适当的修磨,并做圆滑过渡,以免影响检验结果的评定.3.2焊接的基本知识在钢板对接焊缝的探伤中,探伤人员不但要有熟练的探伤技术,同时还要了解有关焊接的基本知识,如:焊接的坡口型式,焊接方法,和焊接缺陷等.一般对接焊缝常见的坡口型式为V型坡口和x型坡口.焊接方法一般为手工电弧焊,埋弧自动焊,气体保护焊和电渣焊等.而焊缝中常见的缺陷有气孔,夹渣,未焊透,未熔合和裂纹等.气孔是在焊接过程中焊接熔池高温时吸收了过量的气体或冶金反应产生的气体,在冷却凝固之前来不及逸出而残留在焊缝金属内所形成的孔穴,气孔大多数呈球形和椭圆形,气孔分单个气孔,链状气孔和密集气孔.夹渣是指焊后残留在焊缝金属内的熔渣或非金属夹杂物,夹渣分点状和条状.未焊透是指焊接接头部分金属未完全熔透的现象,未焊透分为根部未焊透,中间未焊透和层间未焊透等.未熔合主要是指填充金属与母材之间没有熔合在一起或填充金属层之间没有熔合在一起,未熔合分为坡口未熔合和层间未熔合.裂纹是指在焊接过程中或焊后,在焊缝或母材的热影响区局部破裂的缝隙.在焊缝中的这几种缺陷中气孔和夹渣是立体型缺陷,危害性较小,而裂纹和未熔合是平面性缺陷,危害性大.作为探伤人员还应该掌握以上这些缺陷所产生的原因,这里就不再一一叙述.3.3检测前仪器的调试一115建筑技术天津建设科技2006?增刊在进行现场探伤前要先进行仪器的调试,即根据工件的情况和委托方的要求在探伤仪上事先作出距离波幅曲线,在日常的检测工作中经常用到的标准是GB1134589钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级.该标准规定板厚在850into之间时判废线的灵敏度为34dB,定量线的灵敏度为310dB,评定线的灵敏度为316dB(即探伤灵敏度),对于我们现在大量使用的数字探伤仪来说,只要使用标准规定的对比试块,在仪器上作出DAC母线(即340的灵敏度),再输入以上的数值4dB,一10dB,一16dB即可得出距离一波幅曲线.当然在这之前,要先使用标准试块进行测零点,测K值和测探头前沿的测试工作.3.4现场探伤的步骤和探头的扫查方式在焊缝外观检查合格的情况下可以进行焊缝的超声波探伤,探伤分初始检验和规定检验.初始检验探伤灵敏度应不低于评定线灵敏度.对波幅超过评定线的反射波,应根据探头的位置,方向,反射波的位置及所了解工件的情况判断其是否为缺陷,判断为缺陷的部位应在焊缝表面作出标记.规定检验则只对初始检验中被标记的部位进行检验,探伤灵敏度应调节到评定线灵敏度,对所有反射波超过定量线的缺陷,均应确定其位置,最大反射波所在区域和缺陷指示长度.在焊缝探伤中,扫查方式有以下几种:锯齿形扫查探头沿锯齿形路线进行扫查,扫查时探头要做l0.l5.转动,这是为了发现与焊缝倾斜的缺陷,此外为了防止漏检,每次前进的齿距不得超过探头晶片的直径;左右与前后扫查当使用锯齿形扫查发现缺陷时,可用左右与前后扫查找到回波的最大值,用左右扫查来确定缺陷沿焊缝方向的长度,用前后扫查来确定缺陷的水平距离或深度;转角扫查利用这种方式可以推断缺陷的方向;环绕扫查可以用于推断缺陷的形状,当环绕扫查回波高度几乎不变时,则可以判断为点状缺陷;平行或斜平行扫查为了检验焊缝或热影响区的横向缺陷,对于磨平的焊缝可将斜探头直接放在焊缝上做平行移动,对于有余高的焊缝可在焊缝两侧边缘,使探头与焊一l16一缝成一定夹角(10.45.)作平行或斜平行移动,如探测横向缺陷还要将灵敏度均上调6dB.4缺陷的评判4.1缺陷的定性检查出缺陷后,还要对缺陷的性质进行综合判断,但是目前还没有任何可靠的办法,只是进行估判.下面简单介绍几种典型缺陷的估判方法.4.1.1气孔单个气孔的回波高度低,波形比较稳定.从各个方向探测,反射波高大致相同,但稍一移动探头就消失.密集孔为一簇反射波,其波高随气孔的大小而不同,当探头作定点移动时,会出现此起彼落的现象.4.1.2夹渣点状夹渣的回波信号与点状气孔相似.条状夹渣回波信号多为锯齿状,它的反射率低,一般波幅不高,波形常呈树枝状,主峰边上有小峰.探头平移时,波幅有变动,从各个方向探测,反射波幅不相同.4.1.3未焊透探头平移时,未焊透波比较稳定.焊缝两侧探伤时,均能得到大致相同的反射波.4.1.4未熔合探头平移时,波形比较稳定.两侧探伤时,反射波波幅不同,有时只能从一面探测到.4.1.5裂纹一般说来裂纹的回波高度较大,波幅宽,会出现多峰.探头平移时,反射波连续出现,波幅有变动,探头转动时,波峰有上,下错动现象.4.2缺陷的测长对于缺陷的指示长度的测定一般用相对灵敏度测长法和端点峰值测长法.当缺陷反射波只有一个高点时,在反射波的最高点分别向两个方向移动探头,降低6dB,测出缺陷的长度.如发现缺陷反射波峰值起伏变化,有多个高点,则以缺陷两端反射波极大值之间探头的移动长度确定为缺陷的指示长度,即端点峰值测长法.(下转第128页)建筑技术天津建设科技2OO6?增刊2.3CAD浪费资源CAD是一项科技含量很高的技术,通常一名设计师要用半年到一年的时间才能熟练掌握CAD软件及电脑知识.可是在科技飞速发展的今天你学习的步伐永远追不上电脑,外设,CAD软件的更新,升级步伐.设计师不得不花费大量时间应付这些变化.CAD的复杂,难懂使得设计师望而却步,一些院所专门设立,配备电脑操作维修人员,甚至设立一个专门的CAD工作部,因为一个优秀的设计师不一定是CAD高手,反之亦然.CAD对人力,时间的浪费可见一斑.其次,CAD对物质财力的浪费更甚.一个院所要想实现微机制图其硬件设备如:电脑,工作站,绘图仪,复印机,扫描仪,数字化仪,数码相机,可录光驱,UPS等的投资不菲,而它们的折旧率,升级费用也很高.它的软件投资也居高不下,当然前提是使用正版软件.在国内一套建筑软件就要花费12万元,而水暖,电,结构,预算,各专业都配齐要十几到二十几万元,在加上操作系统软件,常用办公软件其花费惊人.2.4CAD技术存在不可靠性CAD技术使得设计师不得不面对计算机病毒,CAD软件本身的更新升级,电脑资料的保存等一些不可靠因素.由于上述一个或几个原因设计师就得停止工作,去解决与设计无关的问题,或者由于设计师的误操作和对CAD知识掌握不够,可能辛苦几天甚至几年的设计成果被误删,覆盖付之东流.国内某结构软件早期版本的程序错误让人汗津,岁为造成重大损失并且在后续版本得到修正,但谁又能保证现行的软件不存在问题呢.综上所述,CAD技术给设计师带来了极大的方便,但也带来了许多负面效应.无论如何我们都应承认CAD给我们的好处,要正视它的局限性,善用它的长处.展望未来,计算机技术的发展是无止境的,我们每一位工程设计人员都将以此先进的技术为手段,在各自岗位上发挥最佳能力,并以热忱的服务,优质的设计,敬业的精神,为工程设计行业做出贡献.(上接第116页)4.3缺陷的评级距离一波幅曲线中评定线和定量线之间为I区,定量线和判废线之间为区,判废线以上为I区.所以对于最大反射波不超过评定线的缺陷,均评定为I级;最大反射波超过评定线的缺陷,检验者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;反射波位于I区的非裂纹性缺陷,均评定为I级;反射波位于III区的缺陷,无论其指示长度如何,均评定为级;而