管樁對接焊縫無損檢測解析

池　娟（廣東省建筑材料研究院）

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管樁對接焊縫無損檢測解析

池娟
（廣東省建筑材料研究院）

【摘要】本文對各種無損檢測方法進(jìn)行了介紹，綜述了各種無損檢測方法對管樁對接焊縫檢測的原理及優(yōu)缺點(diǎn)，為管樁對接焊縫無損檢測方法的選取提供了經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】管樁對接焊縫；射線檢測；超聲波檢測；磁粉檢測；滲透檢測

1　前言

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展及工程施工技術(shù)水平的不斷提高，現(xiàn)代土木工程對地基基礎(chǔ)的要求也越來越高。其中，混凝土預(yù)制管樁能承受較大的荷載、堅固耐久、施工速度快，是國內(nèi)應(yīng)用較多的樁型之一，用低應(yīng)變檢測樁身質(zhì)量時，發(fā)現(xiàn)很多Ⅲ類樁、Ⅳ類樁是因?yàn)榻訕恫课挥袉栴}而引起的反射波。因此管樁對接焊縫檢測，對管樁的質(zhì)量起著非常重要的作用。常用的焊縫無損檢測方法有：射線檢測、超聲波檢測、磁粉檢測、滲透檢測。

2　相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對管樁對接焊縫檢測的規(guī)定

《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50202-2002中規(guī)定：先張法預(yù)應(yīng)力管樁在施工過程中應(yīng)檢查樁的貫入情況、樁頂完整狀況、電焊接樁質(zhì)量、樁體垂直度、電焊后的停歇時間。重要工程應(yīng)對電焊接頭做10%的焊縫探頭檢查。（說明：先張法預(yù)應(yīng)力管樁，強(qiáng)度較高，錘擊力性能比一般混凝土預(yù)制樁好，抗裂性強(qiáng)。因此，總的錘擊數(shù)較高，相應(yīng)的電焊接樁質(zhì)量要求也高，尤其是電焊后有一定間歇時間，不能焊完即錘擊，這樣容易使接頭損傷。為此，對重要工程應(yīng)對接頭做X光拍片檢查。）混凝土預(yù)制樁在施工中應(yīng)對樁體垂直度、沉樁情況、樁頂完整狀況、接樁質(zhì)量等進(jìn)行檢查，對電焊接樁，重要工程應(yīng)做10%的焊縫探傷檢查。

3　檢測參數(shù)

以PHC400/AB95管樁為例見（圖1），管樁的連接方式為對接焊縫，連接部位為端板焊接。管樁直徑為400mm。端板的尺寸：端板半徑壁厚為95mm、厚度18mm、U型坡口，坡口寬5mm、深25mm見（圖2）。管樁對接時，樁與樁之間間隙一般為2～5mm，焊接時一般都使用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊。焊接時因受位置、焊接電流、焊絲直徑、環(huán)境條件及電焊工技術(shù)水平……等所限，并不能焊滿整個端板坡口。一般只能焊滿焊縫表面以下5～10mm的厚度。

4　檢測原理

對于焊縫無損檢測常用檢測方法有：射線檢測（簡稱RT）、超聲波檢測（簡稱UT）、磁粉檢測（簡稱MT）、滲透檢測（簡稱PT）等四種檢測方法。

4.1射線檢測

圖1　

圖2　

射線檢測主要是檢測焊縫內(nèi)部缺陷，對體積性缺陷有較高的靈敏度。其檢測原理：X射線或g射線穿透工件后，由于有缺陷部位和無缺陷部位的厚度差不同，X射線或g射線穿透工件后到達(dá)底片上射線的能量也不同。在經(jīng)暗室處理后底片上顯示的黑白差也不相同。再根據(jù)底片上的黑白差來判斷，被探工件內(nèi)部有無缺陷、缺陷的大小及位置。

4.2超聲波檢測

超聲波檢測主要是檢測焊縫內(nèi)部缺陷，對于面積形缺陷有較高的靈敏度。其檢測原理：利用機(jī)械波在被探金屬工件中傳播，通過超聲探傷儀對缺陷處回波的接收，利用標(biāo)準(zhǔn)試塊的對比試驗(yàn)，進(jìn)行回波的分析，從而判斷被探工件內(nèi)部有無缺陷、缺陷的大小及位置。

4.3磁粉檢測

磁粉檢測主要是檢測表面及近表面缺陷，其檢測原理：鐵磁性材料的工件放在磁場中就會被磁化，如果工件表層存在缺陷，例如裂縫、夾雜物等，磁力線只能繞過缺陷，形成局部漏磁。如果在工件表面撒上導(dǎo)磁性良好的磁粉，它就會受局部磁極的吸引而堆積，于是顯出了缺陷的位置和形狀。

4.4滲透檢測

滲透檢測主要是檢測表面開口缺陷，其檢測原理：滲透檢測鋼結(jié)構(gòu)焊縫表面質(zhì)量的基本原理是：用黃綠色熒光滲透劑或有色非熒光滲透劑滲入表面開口缺陷的焊縫中去，經(jīng)清洗去除表面多余的滲透液，然后通過顯像劑顯示缺陷存在的方法稱為滲透探傷。

5　各種無損檢測方法分析

5.1射線檢測

管樁對接焊縫采用射線檢測：為了使射線穿過焊縫到達(dá)膠片，要考慮兩個因素：透照角度、射線能量。

⑴透照角度

要選擇好透照角度見（圖3），因樁與樁間距為2～5mm，為此要把X射線機(jī)緊貼在管樁上，并把窗口中心線對準(zhǔn)焊縫中心線。所拍到的底片經(jīng)暗室處理后，為2～5mm的兩條黑色平行線，平行線上下兩邊為邊界分明的透明膠片（因X射線被混凝土屏蔽）。所能觀察到的是焊縫中心2～5mm的焊接質(zhì)量，熔合線及焊縫中心2～5mm以外區(qū)域的焊接質(zhì)量均觀察不到。

圖3　

圖4　端板與樁套箍及混凝土樁連接部位簡圖

⑵射線能量

現(xiàn)場檢測射線儀器分為X射線機(jī)、g射線源。X射線機(jī)通電后產(chǎn)生X射線按能量分為：2005、2505、3005、3505透照厚度0～60mm。安全防護(hù)要求較高。現(xiàn)場檢測時要設(shè)立安全防護(hù)區(qū)。直線距離50mm左右。g射線源屬于放射性同位素。種類有Co60（透照厚度40～200mm）、Ir192（透照厚度20～100mm）、Se75（透照厚度10～40mm）。因是放射性同位素，對存儲、運(yùn)輸、檢測操作防護(hù)安全性要求很高。其設(shè)立安全防護(hù)區(qū)遠(yuǎn)高于X射線。對于管樁對接焊縫檢測，因?yàn)閱伪诤穸葹?5mm，雙壁透照厚度為190mm。X射線檢測時，現(xiàn)有X射線機(jī)的射線能量無法穿透端板達(dá)到膠片上。用Co60射源雖然能穿透端板，但其重量較重、安全防護(hù)過高，不適用現(xiàn)場檢測。又因透照厚度差過大，即使射線能穿過端板到達(dá)底片上，經(jīng)暗示處理后，底片上的影像，端板厚度適中，焊縫上由于黑度過黑，也無法觀察到缺陷影像。

射線檢測管樁對接焊縫，膠片上無法得到合格的焊縫影像。

5.2超聲波檢測

管樁對接焊超聲波檢測要考慮兩個因素：

⑴由聲波的反射、透射定律可知，高頻聲波無法在第一介質(zhì)（鐵），傳播到第二介質(zhì)（混凝土）中。

⑵為能掃查到整個焊縫，根據(jù)探頭的移動區(qū)域公式：P=2t×tanβ=2Kt（式1）

聲波掃察區(qū)域公式：h=L+LO/K（式2）

式中：

P——跨距，mm；

t——工件厚度，mm；

K——探頭折射角的正切值；

β——探頭折射角，（゜）；

h——表示深度，mm；

L——表示水平，mm；

LO——表示探頭前沿，mm。

直射法探頭移動區(qū)寬度應(yīng)大于或等于0.75P，一次反射法探頭移動區(qū)寬度應(yīng)大于或等于1.25P因焊接厚度為5～10mm，所選探頭一般為5Z6×6K3前沿7mm或5Z6×6K2.5前沿7mm（對于檢測厚度5～10mm，選用高頻率，大K值、短前沿的探頭。以提高對缺陷的定位及探頭一次掃查深度）所以移動區(qū)域?qū)挾葹?9mm～75mm，端板厚度為18mm。因此無法檢測全部焊縫（如圖5所示）。把探頭緊貼在焊縫邊緣，一次波只能檢測焊縫中心線5mm以下的缺陷，5mm以上的近表面缺陷無法通過二次波檢測。焊縫表面開口缺陷也無法檢測。

圖5　

超聲檢測管樁對接焊縫，只能檢測焊縫根部小范圍缺陷，存在漏檢，無法對焊縫作出評定。

5.3磁粉檢測

管樁對接焊磁粉檢測：磁粉檢測能檢測焊縫表面及近表面缺陷。使用交流電磁軛能檢測表面及表面以下0～4mm深度缺陷。使用直流電磁軛能檢測表面及表面以下0～7mm深度缺陷。因管樁焊縫焊接厚度為5～10mm，所以磁粉檢測不僅能發(fā)現(xiàn)焊縫表面及近表面缺陷，還能發(fā)現(xiàn)端板、樁套箍上原材和焊接缺陷。因磁懸液載體分為：油基、水基兩種。為縮短冷卻時間、提高焊縫的抗腐蝕性，建議采用油基載體磁懸液，配合反差劑以獲得較高的檢測靈敏度。檢測前用靈敏度試片驗(yàn)證檢測靈敏度。

磁粉檢測管樁對接焊縫靈明度高，檢測范圍大、檢測效率高。

5.4滲透檢測

管樁對接焊滲透檢測：滲透檢測能檢出表面開口缺陷。因所使用的滲透劑、顯像劑、清洗劑的載體為丙酮、酒精…等易燃易爆物質(zhì)，因此在檢測時溫度一定要降到50度以下，檢測時用B型試塊對靈敏度進(jìn)行驗(yàn)證。清洗滲透劑時，因焊縫表面比較粗糙很難將滲透劑清洗干凈，因而難以區(qū)分相關(guān)顯示、非相關(guān)顯示和偽顯示。

滲透檢測管樁對接焊縫，檢測效率低、缺陷不易識別。

6　結(jié)論

結(jié)合現(xiàn)場檢測經(jīng)驗(yàn)，對于管樁對接焊縫的無損檢測采用磁粉檢測方法檢測，具有檢測速度快、效率高、靈敏度高、檢測深度范圍大等優(yōu)點(diǎn)。●

【參考文獻(xiàn)】

［1］GB50202-2002，建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范［S］.

［2］NB/T47013-2015，承壓設(shè)備無損檢測［S］.