建筑鋼結構焊縫超聲波檢測技術探討

劉榮壽

（福建省永正工程質量檢測有限公司 福建省 福州市 350012）

建筑鋼結構焊縫超聲波檢測技術探討

劉榮壽

（福建省永正工程質量檢測有限公司 福建省 福州市 350012）

本文首先對超聲波檢測技術進行了簡單概述，然后在具體工程背景下對超聲波檢測工藝及技術特點進行了分析，最后進行了檢測技術等級分析，希望本文的分析可以為同行人士的研究帶來一些參考。

建筑；鋼結構焊縫；超聲波檢測技術

聲波探傷是指利用超聲波儀產生的高頻超聲波，將其發射到待檢材料中，利用統一均勻介質中超聲波按照恒速直線傳播，從一種介質中傳播到另外一種介質中的過程中會會出現反射及折射的原理，然后利用探頭對這些反射或者折射的超聲波進行接收，利用超聲儀在超聲顯示屏中顯示出來。

1　超聲波檢測概述

1.1超聲波檢測的特點

超聲波指超聲振動在介質中傳播，其實質是在彈性介質中利用波動的形式傳播的機械振動，其頻率超過20kHz。利用超聲波檢測技術可以對厚度較大的材料進行探測，其檢測速度非常快，費用也比較低，同時能夠針對缺陷位置與大小進行定位與定量，對人體不存在任何傷害，對危害性比較大的面積型缺陷也可以靈敏的檢測出來。因此，超聲波檢測技術已經發展成為一種十分重要的無損檢測方法，并且在生產實踐中得到了非常廣泛的應用，利用這種檢測方法首先應對其基本特征進行了解：①在介質中傳播時超聲波遇到界面會出現反射現象；②超聲波具有良好的指向性，且指向性隨著頻率的升高而變好；③超聲波傳播能力比較大，對很多材料都有比較強的穿透力；④超聲波的衰減、聲速等特性可以為其應用提供豐富信息，并成為廣泛應用超聲波的良好條件。

1.2超聲波檢測的適用范圍

目前超聲波檢測技術已經在工業無損檢測中得到了廣泛的應用，從無損檢測方面來看，超聲波在不同尺寸的焊縫、鑄件中均可以適用，不管是金屬非金屬都可以利用超聲波進行檢驗，各種結構件也可以利用超聲波進行檢測，從其物理性能檢測來說，利用超聲波可以對無損檢測材料的硬度、厚度以及晶粒度等進行檢測。

2　工程概況及技術特點

2.1工程概況

某高層建筑為辦公樓，其地上與地下分別有29層和2層，地上1～3層為商場，4～29層為寫字樓，本工程結構形式為全鋼結構，設計采用矩形鋼管混凝土框架—鋼支撐（鋼板剪力墻）結構體系。

2.2技術特點及要求

因為本工程鋼結構涉及到廠內制作構件，現場焊縫檢驗及安裝兩部分，面對本工程中結構工程為鋼結構建筑這一具體情況，按照質量驗收規范中的相關要求及工程上部鋼結構工程設計說明中有關超聲波檢測的要求，應該按照下面的方法對其進行焊縫探傷：①本工程中鋼結構由箱型鋼柱及H梁鋼梁組成，其中，板厚≥25mm，采用抗層狀撕裂性Z向鋼板Q345C-15Z的支撐，其余支撐采用Q345B，屋頂水平支撐、預埋件等型鋼材質均為Q245B；②鋼構件焊縫主要有一級和二級兩級焊縫要求，其中一級焊縫要求進行100%超聲波探傷，二級焊縫要求進行20%的超聲波探傷；③不小于30mm的鋼板，在梁、柱連接部位上下200mm的范圍內，進行焊接之前應對母材超探進行補充，焊接完成后一方面進行焊縫探傷，另一方面對熱影響區母體金屬進行超探，不能有層狀撕裂現象出現；④一般來說，鋼結構梁、柱、支撐以及鋼板剪力墻拼接焊縫均應采用埋弧自動焊，采用手工二氧化碳保護氣體對箱型柱與支撐壁板之間的連接進行焊接，箱型柱與支撐內隔板利用電渣焊的方式，采用二氧化碳氣體保護焊進行現場的焊縫安裝。

3　超聲波檢測工藝及技術特點

3.1檢測工藝及檢測技術

3.1.1焊縫檢測面

檢測區寬度即焊縫本身，同時焊縫兩側各相當于母材厚度30%的一段區域，這一區域的范圍在10～20mm范圍內。通過一次反射法進行檢測時，應保證探頭移動區在1.25P（1P=2KT）以上，利用直射法進行檢測時，應保證探頭移動區在0.75P以上。應將探頭移動區中的鐵屑、油垢、鐵屑等雜質清除干凈，以便對透聲效果產生影響。箱型柱及支撐內橫隔板均以直探頭為主、斜探頭為輔為主要探傷方式，對電渣焊的內隔板與壁板之間是否存在熔透現象進行檢測。

3.1.2儀器的校準及復核

①進行儀器校準，應保證每隔6個月對儀器水平線性及垂直線性進行一次測定。②在開始檢測前，對儀器與探頭進行系統測定，利用斜探頭進行檢測之前應前沿距離、K值，對掃描量程和掃查靈敏度進行調節和復核。③在檢測過程中，需要對儀器與系統進行復核的情況有以下幾種：a.校準后耦合劑、探頭以及儀器旋鈕在發生改變時；b.檢測人員對掃描量程及掃查靈敏度存在變化有懷疑時；c.連續工作的時間超過4h；d.工作結束時。④在檢測結束之前，應對掃描量程進行復核，在復核過程中只要其中任意一點掃描線上的位移在掃描線度數10%以上，就應該重新調整掃描量程，并重新復核第一次復核以來的所有檢測部位，同時還要在每次檢測結束之前，復核掃查靈敏度，一般來說距離-波幅曲線校核應在3點以上，如果曲線上任何一點的幅度下降了2dB，應重新復核第一次復驗以來的所有檢測部位，如果幅度上升2dB，應重新評定所有記錄信號。⑤在對儀器進行線性檢驗時，對于對儀器線性控制器來說，不管受到任何影響，都應將開關放在“關”的位置上，或者始終處于最低水平上。

3.2繪制焊縫的距離-波幅曲線

焊縫的距離-波幅曲線的繪制利用探頭與儀器在試塊上得到的實測數據來完成，主要由評定、定量以及判廢三線組成。結合本工程的實際情況，應按照B級檢驗標準對焊縫的距離-波幅曲線的靈敏度進行確定。

3.3檢測方法

①斜探頭探傷靈敏度應該在評定線靈敏度之上，對直探頭靈敏度進行適當調整，并將直探頭與CBLL-2平底孔試塊的φ平底孔對準，并一次將回波調整到滿刻度的50%，將其作為基準進行靈敏度探傷；②采用直接接觸法進行耦合；③移動探頭的速度不能在150mm/s以上，并且相鄰兩側移動探頭的間隔至少要有10%的寬度重合；④在檢測以及缺陷定量時，應針對因為表面粗糙度引起的耦合損失進行相應補償，面對因為材質衰減引起的缺陷，應對檢測靈敏度及缺陷定量之間存在的誤差進行補償；⑤將斜探頭垂直于焊縫中心線，將其放置于檢測面上，進行鋸齒形掃查，移動探頭的范圍應保證其掃查到焊接接頭的截面，在移動探頭的過程中還要進行10～15°的左右方向轉動。為了更好的對缺陷動態波形進行觀察，同時更好的區分缺陷與偽缺陷信號，對缺陷的形狀、方向及位置進行確定，可以將探頭進行前后、左右以及轉角幾種基本掃查方式。

4　檢測技術等級分析

4.1B級檢測

一般采用K值探頭，在焊縫單面雙側及雙面單側利用一次反射法進行檢測，并對橫向缺陷進行檢測。

4.2缺陷定量檢測

目標對象為一切反射波幅等于大于定量線的缺陷，對缺陷的具體位置及最大反射波幅所在的區域進行確定。

4.3缺陷評定

首先，一旦超過評定線，應注意是否存在裂紋等缺陷特征，如果存在懷疑應對探頭K值進行改變，并增加針對結構工藝特征以及探傷面等方面的判定，如果還是不能對其進行準確判斷，應適當利用其它檢測方法進行綜合判定，另外，如果最大反射波幅的缺陷在Ⅱ區間，且其指示長度在10mm以內，應按照5mm計。如果相鄰兩個缺陷處于同一直線上，二者之間的間距小于其中最小缺陷的長度，這時應以缺陷指示長度的和作為每個缺陷的指示長度。

5　結語

總之，超聲波探傷實際上就是按照顯示的波形與波高對缺陷的大小及類型進行分析與判斷的一種檢測技術。超聲波檢測技術本身在應用過程中具有操作便捷、高度靈敏以及成本低等優點，所以得到了廣泛的應用。但是其在應用過程中也存在一些缺陷，利用這種探傷方法進行定性定量，受到探傷人員技術與經驗的影響，至今很難達到精確評定的要求，鑒于此，筆者結合自己的工作經驗針對建筑鋼結構焊縫超聲波檢測技術展開了分析，供大家參考。

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TQ441.7

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1673-0038（2015）36-0147-02

2015-8-17