空间悬挑钢网架的超声波探伤技术

空间悬挑钢网架的超声波探伤技术

由于这种结构的特殊性，焊接节点的焊接质量直接关系到空间悬挂式钢网架的安全性（如图1所示）。它的材料用量、覆盖面积和重量都非常大。鉴于这种结构的特殊性，焊接连接的质量直接关系到空间悬挂式钢网架的安全性。从球管焊缝接头形式、所用材质以及焊接情况分析,对悬挑钢网架结构危害性最大且致命的缺陷是根部未焊透和裂纹等线性缺陷。选用超声波检测技术在现场进行焊缝探伤,解决了空间悬挑钢网架焊缝质量控制的难题。1钻井法和参数选择1.1接头的拓展能力钢管杆件的特点是:管径小、曲率大,造成声束扩散,使灵敏度降低;管壁薄、声程短、有近场干扰;探头折射角大,极易产生波形转换等。根据上述特点,对探头的综合要求是:尺寸小、前沿短、杂波少、指向性好、能量集中,力求排除近场干扰影响等。1.2探伤时的能量探头的晶片和外型尺寸要较小。因为晶片尺寸较小时,近场短,近距离声束窄,能量集中,有利于缺陷定位。探头外形尺寸也应小些,曲面探伤时有利于保持较好的接触。根据被探球管焊缝实际情况,选用小管径单晶斜探头,其晶片尺寸为6mm×6mm,外型尺寸为11mm×19mm,前沿距离5mm左右。1.3定量可靠性的因素频率的高低对探伤有较大的影响,它是影响定量可靠性的重要因素。频率高,灵敏度和分辨率亦高,指向性好,针对球管焊缝的特点,探头频率选用5MHz均能满足要求。1.4探伤前探伤内t—探头K值的选择为了更有效的检测出焊缝内部缺陷,探头K值的选择应从以下三个方面考虑:(1)能使声束扫查到整个焊缝截面,K值就必须满足如图2所示相应的公式(1)。式中:a为焊缝自身宽度;b为内焊缝宽度;Lo为探头的前沿距离;t—钢管杆件管壁厚度。选用K=3的探头,一般能满足探伤要求。(2)能使声束中心线尽量与主要危险性缺陷的反射面垂直。(3)保证有足够的灵敏度。1.5探头曲面的修磨若探头与管子的有效接触面积减小,会造成声严重扩散,发射能量不能全部入射到管壁和焊缝中,因此需把探头的接触面修磨成与被探钢管相同的曲面,以加强声波透入能力,提高探伤灵敏度,并且在磨成曲面后,测定探头的前沿距离和K值。2试块的形状、尺寸根据空间悬挑钢网架球管焊缝的结构特点,选用两种试块,试块的形状和尺寸如图3所示。试块(如图3a)用于现场标定和校核探伤灵敏度与时基线,绘制距离—波幅曲线,测定系统的性能等。试块(如图3b)用于评定焊缝根部未焊透程度。3探伤灵敏度测定探头对准试块上3横通孔,使反射波幅高度达到80%屏高,测得反射波幅数据,再表面补偿4dB,作为探伤灵敏度。判废线(RL)灵敏度数值为DAC,定量线(SL)灵敏度数值为DAC-10dB,评定线(EL)灵敏度数值为DAC-16dB。4焊缝的分级和性能由于受力情况不同,节点采用不同规格的空心球和钢管杆件,其探伤的特点和缺陷的判定与常规焊缝也有所不同。焊缝的质量等级要根据探伤的结果进行评定,评定标准执行JG/T3034.1-1996标准,采用波幅判废和测长判废。在评定中把缺陷分为根部未焊透除外的缺陷和根部未焊透两大类,每类分4个质量等级。5内凹反射波幅5.1内壁成形过高如果成形较低,一般反射波达不到判废波高;如果突出较高,会产生较强烈的反射波,此时声程距离大于壁厚一次声程,较易识别。5.2内凹可以根据其在示波屏上波形固定位置中加以识别。内凹的反射波位置一般在壁厚一次声程位置之前,内凹反射波幅一般较低,不会超过判废波高。5.3根部未焊透这类缺陷的反射波幅较高,当探头垂直于缺陷作定点转动时,回波消失较快;当探头平移时,波形比较稳定,且周向均有一定的长度,位置接近壁厚一次声程处。5.4裂纹一般来说,裂纹的回波波幅高度较大,因裂纹表面不光滑,反射波幅宽,会出现多峰现象。探头平移时,反射波连续出现,波幅有变动;探头定点转动时,波峰有上下错动现象。6%探伤结果昆明拓东体育场悬挑钢网架使用了15000多根钢管杆件,4000多个焊接空心球,球表面有3～10根方向不同的钢管杆件,球管焊缝有30000多个焊口,选网架不同位置空心球的20%探伤。本施工单位共有焊口总数21800个(超过焊口总数2/3),探伤焊口总数4857个,经超声波探伤,结果有49个焊口不合格,主要缺陷是根部未焊透,另有2个焊口有裂纹存在。依据所报的检验结果,由建设单位另请第三方无损检测人员针对施工方检测结果进行复检,复检结果与施工方所报的检测结果完全吻合,说明用超声波探伤对焊缝的根部未焊透和裂纹等危险性缺陷检出率较高,完全能满足空间悬挑钢网架球管焊缝内部质量检测要求。7声束入射焊缝(1)球管焊缝因其坡口开在钢管上,用直射波一次反射波、二次反射波探伤,