钢结构部分熔透焊缝的超声波检测分析

1、1引言 广州某工程为超高层全钢结构设计的酒店、 写字楼， 其37层处为转换层， 准备放置一些大型 的水电、 通风等设备。 该建筑钢梁全为H型钢梁， 考虑到37层放置的水电设备自重大、 钢梁受力比 较大等因素， 设计、 监理、 业主均建议对该层钢 梁的翼腹板的部分熔透焊缝进行超声波探伤， 以 控制焊肉的熔深及焊肉内部不存在超标的缺陷， 保证工程质量。 本文基于该工程对建筑钢结构常 见的部分熔透焊缝的超声波检测方法进行了分析， 为同类构件的检测提供参考。 2检测设备及检验准备 （1） 使用超声波探伤仪应符合ZBY230A型 脉冲反射式超声探伤仪通用技术条件 1 的要 求。 采用2.5MHz的单斜探

2、头， 探头应按规定作出 标志。 其测试结果应符合ZBY231超声探伤用探 头性能测试方法 2 的要求。 直探头的规格为 5P14， 斜探头的远场分辩力大于6dB， 直探头的 远场分辩力不小于30dB。 （2） 本方法选用RB-2对比试块，CSK-IA标 准试块。 现场检验时， 为校验灵敏度或时基线， 可以采用其它形式的等效试块。 （3） 焊缝经外观检验合格后方可进行检验， 并 且在焊后24h后进行检验。 探头移动区应清除焊 接飞溅、 锈蚀、 油垢等。 探测面应平整光滑， 以 便于探头能自由扫查。 （4） 选用水、 化学浆糊等耦合剂。 3探头规格、 探伤面等的选择 3.1一般要求 为便于分析，

3、将T型焊缝划分出5个检测面， 如图1， 对于大部分T型角焊缝的超声波检测时 选择图1中的探伤面1或探伤面2， 使用K值大 钢结构部分熔透焊缝的超声波检测分析 陈志坚 （广州建设工程质量安全检测中心有限公司， 广州510440） 摘要： 建筑钢结构的某些重要构件虽然采用部分熔透的焊缝， 但由于其使用条件的特殊性， 设计也会 将其定为二级焊缝， 需要对其进行超声波探伤， 以保证其质量满足施工要求。 本文通过工程实例， 介绍 了钢结构部分熔透焊缝的超声波检测分析方法， 以供同行参考。 关键词： 建筑钢结构； 超声波探伤； 部分熔透； 质量 Steel Partial Penetration Weld

4、 Ultrasonic Detection and Analysis CHEN Zhi-jian （Guangzhou Testing Centre of Construction Quality & Safety Co., Ltd., Guangzhou 510440） Abstract：Some important components of steel buildings make use of partial penetration weld. However, due to the special nature of their using conditions, the desig

5、n will be given for the two welds, which requires carrying out the ul- trasonic testing to ensure its quality meeting the construction requirements. Through engineering example, the paper describes ultrasonic testing analysis methods of the steel partial penetration weld, which provides a reference

6、for the peer. Key words：construction steel；ultrasonic testing；partial penetration；quality 第42卷2014年第2期广州建筑GUANGZHOU ARCHITECTUREVol42 No2，2014 -30- 于1.2的斜探头对角焊缝进行探伤过程中， 若焊缝 探测面的焊角尺寸H1与另一面焊角尺寸H2之比 小于斜探头K值时， 应增加K1的探头对角焊缝进 行扫查； 若焊缝探测面的焊角尺寸H1小于另一面 焊角尺寸H2时， 应在图1中角焊缝探伤面3或探 伤面4上增加K1的斜探头对焊缝进行扫查， 参见 图2。 图1检测

7、面示意图 图2焊角尺寸与斜探头探伤面示意图 3.2不开坡口部分熔透T型角焊缝的检测要求 不开坡口部分熔透T型角焊缝的探测面应在 腹板面上， 具体要求见表1。 表1不开坡口不熔透T型角焊缝探头规格和探伤面的选择 斜探头声程跨距的示意图见图3。 图3斜探头声程跨距示意图 3.3开坡口部分熔透T形角焊缝的检测要求 开坡口部分熔透T形角焊缝的探测面主要在 腹板上， 具体见表2。 表2开坡口不熔透T形角焊缝探头规格和探伤面的选择 3.4棱角部分焊缝的检测要求 棱角部分焊缝的检测面主要在开坡口侧， 检 测要求见表3。 表3棱角焊缝探头规格和探伤面的选择 4探头移动区 （1） 普通部分熔透角焊缝探头移动区示

8、意图 见图4、 图5， 其探头移动范围如下： 当检验探测面侧角焊缝时， 探头的移动范 围P不小于如下范围： 2nKT-H3K2nKT+H1 式中，P探头入射点至盖板距离 （mm）； n使用声程跨距数； K斜探头K值； T探测面板厚 （mm）； H1探测面 （腹板） 角焊缝尺寸 （mm）； H2盖板角焊缝尺寸 （mm）； H3焊缝要求熔深 （mm）。 当检验探测面下部角焊缝时，探头的移动 范围P不小于如下范围： （2n+1）KT-H3K (2n+1) KT +H1 图4检验探测面角焊缝探头移动范围示意图 P 坡口侧 板厚/mm 探头K 值 探测面声程 10281.21.5探测面1和探测面201.

9、5跨距 28641.01.3探测面1或探测面201.0跨距 板厚/mm 斜探头 K值 探测面声程 T16K=1.0探测面1或探测面202.0跨距 16T32K=1.0探测面1和探测面201.5跨距 32T50K=1.0探测面1和探测面201.0跨距 T50K=1.0探测面1和探测面200.5跨距 坡口侧板厚/mm探头K值探测面声程 12642.0开坡口侧01.0跨距 12641.5开坡口侧0.51.0跨距 陈志坚： 钢结构部分熔透焊缝的超声波检测分析 探伤面1 探伤面2 探伤面3 探伤面4 探伤面5 H1 H2 1跨距 2跨距 3跨距 1.5跨距 2.5跨距 H2 H3 H1 T 盖板 腹板

10、-31- 广州建筑GUANGZHOU ARCHITECTURE 2014年第2期 图5检验探测面下部角焊缝探头移动范围示意图 （2） 棱角部分焊缝的检测探头移动区示意图 见 图6， 其 探 头 移 动 范 围P应 大 于 等 于2KT 50mm。 图6棱角部分焊缝探头移动区示意图 5仪器的调整和校验 5.1仪器的调整 仪器荧光屏时基线刻度可按水平1:1、 深度1: 1、 水平1:2、 深度1:2、 声程1:1等调节。 斜探头探伤灵敏度的调节在RB-1或RB-2对 比 试 块 上 调 节 ， 直 探 头 探 伤 灵 敏 度 的 调 节 在 3mm、4mm平底孔对比试块上调节， 调节探伤 灵敏度的

11、声程应和探伤时的声程相同。 距离-波幅曲线按所用的探头和仪器在试块上 实测的数据绘制而成。 距离-波幅曲线的灵敏度参 照GB11345-89钢焊缝手工超声波探伤方法和探 伤结果的分级 规范 3 的要求。 5.2仪器的校验 检验前， 应对仪器的时基线扫描和探伤灵敏 度进行校验， 校验点不少于2点。 检验过程中每 4h之内和检验工作结束后， 应对时基线扫描和探 伤灵敏度进行校验， 校验点不少于2点。 6检测实例 广州某工程37层的H型钢梁为开坡口的部 分熔透焊缝， 翼板厚25mm， 腹板为20mm， 设计 熔深为不少于7mm， 加工厂采用双面埋弧焊焊接。 本次检测主要采用2.5P1016K1.5（

12、前沿为11mm） 的斜探头及5P14规格的直探头来检测焊缝内部的 缺陷。 当检验探测面角焊缝时， 根据图4的探头移 动区域图， 现场用钢尺测得H1=H2=8mm， 用直探 头及钢尺测得H3=7mm， 采用二次波一个跨距的声 程扫查， 如图7， 算得斜探头入射点的移动区域为 距离盖板49.5mm68mm的位置， 用笔在这两个距 离的位置各画一条线， 探头的声波入射点则保持 在这个范围内， 移动探头扫查， 然后根据回波的 深度来确定焊缝焊肉内部是否存在缺陷。 必要时 可以用直探头在H2+H3的位置进行扫查， 以再次 确认焊缝焊肉内部是否存在缺陷。 图7广州某工程部分熔透钢梁超声波检测探头移动示意

13、同理， 当检验探测面下部角焊缝时， 用三次 波一个半跨距的声程扫查， 算得斜探头入射点的 移动区域为距离盖板109.5mm128mm的位置。 同 样通过回波的深度以确定焊缝内部是否存在超标 缺陷。 扫查时灵敏度不低于评定线。 采用斜探头进 行扫查时， 为确定缺陷的位置、 方向、 形状， 观 察缺陷动态波形或区分缺陷讯号与伪讯号， 斜探 头可采用前后、 左右、 转角、 环绕等四种探头基 本扫查方式。 采用直探头进行扫查时， 为确定缺 陷的位置、 大小、 方向、 形状， 观察缺陷动态波 形或区分缺陷讯号与伪讯号， 移动直探头对缺陷 进行全面扫查， 直到缺陷的边沿。 缺陷当量和指示长度的测定、 不允

14、许存在的 缺陷等参照GB11345-89钢焊缝手工超声波探伤 方法和探伤结果的分级 规范 3 中的要求。 7结语 通过对重要部分熔透构件的焊缝超声波检测 方法的分析， 使得部分熔透焊缝的内部质量得到 腹板 盖板 P H1 腹板 H3 探测面 开坡口板 P H2 盖板 H3 H1 P T -32- 控制。 当然， 由于部分熔透焊缝的超声波探伤比 熔透焊缝的操作复杂， 检测判断也存在一定的争 议， 这就需要各方共同把关， 如在施焊前检查构 件的坡口深度， 施焊完检查焊角尺寸等， 经过多 方检测和监督， 才能有效地保证工程的质量。 参考文献 1 ZBY230-84 A型脉冲反射式超声探伤仪通用技术条

15、件 S，1984. 2 ZBY231-84超声探伤用探头性能测试方法S，1984. 3 GB11345-89钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的 分级S，1989. 4 ZBJ04001-87 A型脉冲式超声探伤系统工作性能测试方 法S，1987.广 州 市 科 技 计 划 项 目， 项目 编 号 ：2013J4300024； 2013Y2-00036 建筑幕墙热循环试验技术研究 许文君 刘晓松 何宇聪 邢宇帆 吴永昌 曾俊锋 （广州市建筑科学研究院有限公司， 广州510440） 摘要： 本文根据建筑幕墙试件图纸及其热循环试验方案要求， 研制了热循环试验装置。 通过太阳灯管 给幕墙试件加热，

16、使用热电偶测量温度， 达到预设温度后， 通过温控仪对太阳灯进行控制， 维持幕墙试 件温度一段时间后断电， 使用水淋与空调制冷的方法使试件温度达到常温。 应用实例表明， 该技术能满 足试验方案要求， 幕墙试件温度均匀， 升温与降温速度较快， 效果良好。 关键词： 建筑幕墙； 热循环； 太阳灯加热； 淋水降温 Study on Thermal Cycling Test Technology of Building Curtain Wall XU Wen-jun LIU Xiao-song HE Yu-cong XING Yu-fan WU Yong-chang ZENG Jun-feng （Gua

17、ngzhou Institute of Building Science Co., Ltd., Guangzhou 510440） Abstract：According to the drawings of building curtain wall specimens and the requirements of thermal cycling test, thermal cycling test device is developed. The curtain wall specimen is heated by solar lamps, and the temperature is m

18、easured by thermocouples. After reaching the preset temperature, the solar lamps are controlled by the temperature controllers to maintain the curtain wall specimen temperature. Then, disconnecting the power, the specimen is cooled to room temperature with water and air conditioning. The thermal cycling test technology can meet the test requirements. The specimen temperature is uniform, and the heating and co