钢结构焊缝超声波无损检测判定规范

钢结构焊缝超声波无损检测判定规范总述钢结构因为强度高、自重轻、施工速度快，如今已经成为大跨度厂房、公路铁路桥梁、超高层建筑以及大型市政场馆的首选结构形式，而焊缝是钢结构拼接受力的核心节点，焊缝内部隐藏的缺陷，直接决定了整个钢结构的使用寿命和安全性能。近些年不少工程结构开裂、坍塌的事故，追根溯源都是焊缝内部的危险缺陷没有被及时检测发现，最终演变成重大安全事故。超声波无损检测因为穿透能力强、对内部缺陷灵敏度高、检测过程不损伤工件，是目前钢结构焊缝质量检测最常用的方法，但我干了快二十年现场检测，见过太多一线检测人员对判定尺度把握不准的问题：要么尺度放得太宽，漏过了危险缺陷留下隐患；要么卡得太死，把本来合格的焊缝判废，造成几十万的成本浪费。一套清晰明确、实操性强的判定规范，对一线检测人员来说是必不可少的作业依据，本文就结合现场实际经验，梳理完整的判定规范，供同行参考。1规范适用范围与判定基本前提1.1规范适用范围本判定规范适用于国内绝大多数常规钢结构工程的焊缝检测，具体来说，适用于母材厚度5mm到200mm的各类熔焊焊缝，包括对接焊缝、角接焊缝、T型接头焊缝、十字交叉焊缝，不管是手工电弧焊、埋弧自动焊还是气体保护焊焊接的焊缝，都可以按照本规范判定。本规范不适用于厚度小于5mm的薄壁型钢焊缝，也不适用于表面严重不规则的铸钢连接焊缝，这类特殊焊缝需要结合其他检测方法调整判定标准，不在本规范的覆盖范围内。另外，本规范的判定尺度要结合项目设计给出的焊缝质量等级要求调整，不能脱离设计要求直接套用标准。1.2判定的基本前提条件判定结果的准确，从根源上要求两个前提必须满足，缺一个都可能出错误。第一个前提是检测人员必须符合资质要求，必须持有对应等级的无损检测资格证书，且有至少两年以上的钢结构焊缝现场检测经验，新手不能独立进行判定作业——我刚入行的时候，就曾经把焊缝坡口的反射波当成裂纹，闹过不小的乌龙，所以经验和资质是判定准确的基础，不能跳过。第二个前提是检测仪器和探头必须经过校准检定，超声波检测仪必须在法定检定有效期内，仪器的水平线性、垂直线性、灵敏度误差都要符合国家标准要求，斜探头的前沿距离、K值必须提前在试块上实测校正，不能拿着出厂参数直接用，不然缺陷定位都会错，判定结果自然不可能准确。2检测前准备工作的判定前置要求明确了适用范围和基本前提后，我们需要理清，检测开始前的准备工作会直接影响最终判定结果，这也是很多新手容易忽略的环节。2.1焊缝表面预处理要求很多人觉得超声波检测查的是内部缺陷，表面好不好无所谓，这个观点完全错了。如果焊缝表面有焊瘤、飞溅、氧化皮，不光探头没法平稳移动，还会导致耦合剂接触不好，声波衰减严重，小缺陷的回波会被杂波盖住，很容易漏检。所以规范要求，焊缝两侧至少各1.5倍母材厚度的范围内，必须把所有飞溅、凸起的氧化皮、焊瘤打磨平整，露出干净的金属光泽。如果对接焊缝的余高过高，形状不规则导致探头移动时反射杂波太多，必须把余高打磨到和母材齐平，不能带着严重凹凸的表面就开始检测，不然出了错都找不到原因。2.2检测灵敏度校准要求灵敏度校准是判定缺陷大小的基础，灵敏度不对，缺陷当量测量肯定错。规范要求，检测前必须用CSK-IIA试块制作距离-波幅曲线（也就是我们常说的DAC曲线），曲线的基准线必须符合对应标准的要求，不同厚度的焊缝要调整不同的灵敏度：母材厚度大于20mm的时候，因为声波在焊缝内部衰减更大，灵敏度要比薄焊缝调高2dB到4dB，避免小缺陷回波不够显示不出来。我现场干活的时候见过不少年轻小伙子赶进度，整个项目从头到尾用同一个灵敏度，结果厚焊缝漏了好几个小裂纹，回来返工反而耽误了更多时间，所以这一步绝对不能偷懒，换不同厚度的工件必须重新校准灵敏度。3检测过程中缺陷判定的基本流程前期准备工作全部符合要求后，我们就可以进入正式检测环节，按照固定流程一步步完成缺陷判定，避免漏判误判。3.1缺陷定位与初步定性发现异常回波后，第一步要先确定缺陷的准确位置，包括缺陷在焊缝内部的深度、距离焊缝端点的水平位置，标记清楚之后再初步判断缺陷的类型。从波型来看，裂纹这类平面型缺陷一般波型是锯齿状，波根比较宽，探头稍微移动，回波高度就会快速上下变化；未熔合的回波高度高，波型比较稳定，一般出现在焊缝和母材的结合位置；夹渣的波型比较宽，回波高度不高，探头移动的时候波型变化很慢；单个气孔就是尖峰状的回波，波根窄，移动的时候变化快。我总结了一个现场好用的小经验：出现在焊缝热影响区的异常回波，裂纹的概率特别大，因为焊接应力大多集中在这个位置；出现在焊缝中心的回波，大多是夹渣或者气孔，这个经验帮我跳过了很多坑，新手可以多留意。3.2缺陷当量与长度测量初步定性之后，就要测量缺陷的大小，首先看缺陷回波的当量高度，和DAC曲线基准线对比，回波高度超过基准线的缺陷才需要记录判定，低于基准线的小缺陷可以不用管。然后测量缺陷的延伸长度，规范要求用端点6dB法测量，也就是左右移动探头，当缺陷回波高度降到基准线一半的时候，标记探头的位置，两个位置之间的距离就是缺陷的长度。这里要注意一个容易错的点：相邻的两个缺陷，如果两个缺陷之间的距离大于其中较长那个缺陷的长度，就要分开判定，不能合并成一个缺陷，不然会把两个合格的小缺陷误判成一个不合格的大缺陷，造成不必要的浪费。3.3缺陷初步分级测量完缺陷的位置、类型、大小之后，就可以按照缺陷的危害程度初步分级，为最终判定做准备，一般我们把检测到的缺陷分成两大类，第一类是危害性缺陷，包括裂纹、未熔合、未焊透，这类缺陷属于平面型缺陷，应力集中系数大，受力后很容易扩展断裂，风险极高；第二类是体积型缺陷，包括气孔、点状夹渣，这类缺陷危害性比平面型低很多，按照大小判定是否合格就可以。4不同类型缺陷的具体判定规范掌握了基本的判定流程后，针对不同类型的缺陷，我们需要明确具体的判定尺度，这也是本规范的核心内容。4.1危害性缺陷的判定规则只要通过多个扫查方向确认，缺陷属于裂纹、未熔合、未焊透三类危害性缺陷，且缺陷的延伸长度超过5mm，除设计文件明确允许外，直接判定为不合格，没有商量的余地。我之前在一个桥梁项目碰到过，焊缝热影响区有一条长12mm的未熔合，施工方说位置不重要，让我们通融一下，后来我们坚持要求返修，几年后闲聊的时候，项目负责人说还好当时挖掉重焊了，不然通车后那个位置受力大，出了问题就是大事。所以对危害性缺陷，判定的时候绝对不能松口，尺度一点都不能放，这是我们检测人员的底线。当然，如果设计文件明确说明某个非受力部位允许存在小的未焊透，那可以按照设计要求调整，但是必须留下书面记录，不能口头同意。4.2体积型缺陷的分级判定规则体积型缺陷因为危害性较低，按照缺陷大小和焊缝等级要求分级判定：4.2.1Ⅰ级合格焊缝判定标准Ⅰ级合格对应设计要求的一级焊缝，首先不允许存在任何裂纹、未熔合、未焊透三类危害性缺陷，其次单个缺陷的回波高度不能超过DAC曲线基准线，单个缺陷的长度不能超过10mm，另外，在任意一个100mm长度的焊缝范围内，所有缺陷的总长度不能超过15mm，密集气孔的回波总和不能超过DAC基准线，满足所有要求才能判定为Ⅰ级合格。4.2.2Ⅱ级合格焊缝判定标准Ⅱ级合格对应设计要求的二级焊缝，同样不允许存在任何危害性缺陷，单个缺陷的回波高度不能超过2倍DAC基准线，单个缺陷的长度不能超过母材厚度的三分之一，且最长不能超过30mm，在任意100mm长度的焊缝范围内，所有缺陷的总长度不能超过25mm，密集缺陷的总回波高度不能超过1.5倍DAC基准线，满足要求就可以判定为Ⅱ级合格，国内大部分钢结构的受力焊缝满足这个要求就可以投入使用。4.2.3Ⅲ级合格焊缝判定标准Ⅲ级合格对应设计要求的三级焊缝，也就是非受力的连接焊缝，在设计允许的前提下，可以存在深度不超过母材厚度10%、且最大不超过2mm的单个未焊透，单个未焊透的长度不能超过15mm；体积型缺陷的单个回波高度不能超过2倍DAC基准线，单个缺陷长度不能超过母材厚度的二分之一，且最长不能超过40mm，满足要求就可以判定为Ⅲ级合格。4.2.4不合格判定规则凡是不满足上述各级合格要求，或者存在不允许的危害性缺陷，全部判定为Ⅳ级不合格，必须进行返修之后重新检测。4.3特殊位置焊缝的补充判定规则针对T型接头、十字交叉焊缝这些特殊位置，因为声束容易被母材遮挡，缺陷很容易漏检，所以判定规则要求，必须从两个以上的方向扫查，比如T型角焊缝，要从腹板的两侧分别扫查，不能只扫一侧就下结论，我刚工作的时候就吃过这个亏，只扫了一侧，漏掉了腹板和翼缘结合位置的未熔合，后来复核的时候才发现，所以特殊位置一定要多扫几个方向，宁可多花十分钟，也不能留下隐患。另外，返修之后的焊缝重新检测时，不光要检测返修部位，还要检查返修部位周边20mm范围内的热影响区，因为返修焊接会产生新的焊接应力，很容易出现新的裂纹，这个位置一定要多查一遍。5判定结果的复核与归档要求完成现场判定后，还要做好后续的复核和记录工作，这是判定规范必不可少的一环。5.1判定结果的复核要求凡是被判为不合格的缺陷，必须由第二名持有对应资质的检测人员独立复核，不能一个人说了算，人都有看走眼的时候，复核能拦住大部分错误，如果两个检测人员的判定结果不一致，要请第三名资深检测人员共同会诊，确定最终结果。重大项目的一级焊缝，全部不合格判定都要请第三方检测机构复检，确保结果准确。5.2判定记录的要求所有判定结果必须如实记录，包括焊缝编号、缺陷的位置、类型、大小、判定等级，不能私自修改记录，更不能隐瞒不合格缺陷，我们干检测的，手里攥的是整个工程的安全，是无数使用者的安全，这个底线绝对不能破。记录上必须要有检测人员和复核人员的签字，留下资质编号，方便后续追溯，工程交付后的维护也能有参考依据。5.3返修后的重新判定要求不合格焊缝返修完成后，必须按照原有的检测和判定流程重新检测，同一部位的返修不能超过两次，超过两次的必须编制专项返修方案，经设计单位同意才能再次返修，返修完成后要加倍检测范围，确认没有问题才能通过判定。结语钢结构焊缝超声波无损检测的判定，从来不是对着标准生搬硬套的死工作，它既是考验专业能力的技术活，也是考