超高層鋼結構熔透焊縫超聲波檢測研究

【摘要】在建筑鋼結構中存在著一些比較重要的構件，即便是使用了部分熔透的焊縫，因為受到使用條件本身的影響，所以通常設計會被定義為二級焊縫，針對這種現象，就需要開展相應的超聲波探傷工作，從而才能為質量提供良好的保障。本文主要對超高層鋼結構熔透焊縫超聲波檢測進行了深入的分析，希望能為相關人員提供合理的參考依據。

【關鍵詞】超高層；鋼結構；熔透焊縫；超聲波；檢測

超高層建筑鋼結構指的是一種空間剛度體系結構，是將結構構件按照一定的框架形式以焊接的方式進行組裝，最終形成一種新的結構體系，這種高層建筑鋼結構在使用過程中體現出了非常明顯的可塑性，如今已經在高層民用建筑中實現了非常廣泛的應用。在對鋼結構構件進行焊接的過程中，通常使用采用熔透的方法來進行，主要是因為這種方法在使用過程中可以有效保證鋼結構的穩定性，在具體的實施過程中，需要通過超聲波進行檢測與分析，這樣才能對焊接接縫中存在的缺陷進行明確，并及時采取有效的措施進行處理，這樣才能避免鋼結構在使用過程中會出現質量方面的問題。

1、工程概況

某工程為超高層全鋼結構設計的寫字樓，其中在36層處為轉換層，主要是將大型水電與通風設備放置在該層中。建筑鋼梁都是H型鋼梁，因為在36層當中所設置的水電設備自重非常大，并且鋼梁通常會受到力的影響，所以相關的設計、建立以及業主等單位，都提出對該建筑鋼梁的翼腹板的部分熔透焊接開展相應的超聲波探傷工作，通過這種方式可以對焊肉的熔深以及焊肉內部所存在的超標問題實現合理的控制，從而為整體工程的建設質量提供良好的保障。

2、鋼結構焊縫檢測設備與檢驗設備的準備工作

對于該高層建筑結構熔透焊縫開展相應的超聲波檢測工作時，需要將其中所用到的檢測設備與檢驗設備進行準備，其中所采用的設備主要包括了以下幾個方面：第一，在對超聲波探傷儀進行選擇時，必須保證滿足ZBY230“A型脈沖反射式超聲探傷儀通用技術條件”中的相關要求。在這一過程中所使用的是2.5MHz單斜探頭，嚴格按照相關規定對探頭做出相應的標志，保證最終的檢測結果可以滿足ZBY231“超聲波探傷用探頭性能測試方法”中的相關要求，其中探頭的規格為5P14，斜探頭的遠場分辨力超出6dB，直探頭的遠場分辨力應該在30dB以上；第二，在這次檢測過程中，所采用的是RB-2對比試塊，在現場的檢查工作開展時，為了可以對靈敏度以及時基線進行準確的檢測，可以使用另外形式的等效試塊來進行；第三，對于焊接縫的外觀進行全面的檢查，在保證達到一定的標準要求之后，才能開展相應的檢驗工作，并且檢驗工作應該是在焊接一天之后再進行。針對于探頭移動的范圍之內，應該做好對焊接飛濺、油漬以及銹蝕的清理工作，保證探測表面具備一定的平整性，這樣才能為探頭的自由掃查工作提供良好的條件；第四，在對耦合劑進行選擇時，主要是采用的水與化學漿糊。

3、探頭規格與探傷面的選擇

3.1 一般要求

為了保證分析工作可以實現有效的開展，需要將T型焊縫進行有效的劃分，在這一過程中主要劃分為了五個檢測面，具體如下圖1所示。針對于大部分的T型角焊縫而言，在開展相應的超聲波檢測工作時，都可以采用下圖1中的探傷面或者是探傷面2，在對斜探頭進行使用的過程中，應該保證K值在1.2以上，在此基礎上針對角焊縫進行探傷。在這一過程中如果焊縫探測面的焊角尺寸，與另外一面焊角尺寸相比小于斜探頭的K值時，應該適當增加K的探頭，從而針對角焊縫開展相應的掃查工作，如果是焊縫探測量的焊角尺寸低于另外一面焊角的尺寸時，應該在下圖1中的角焊縫探傷面3或者是探傷面4上增加斜探頭對焊縫進行掃查，具體如下圖2所示。

3.2 不開坡口部分熔透T型角焊縫的檢測要求

針對于不開坡口部分熔透T型角焊縫的探測面而言，應該設置在腹板面上來進行，具體如下表1所示。

3.3 開坡口部分熔透T型角焊縫的檢測要求

開坡口部分熔透T型角焊縫的探測面進行明確時，主要是設置在了腹板表面，具體如下表2所示。

3.4 棱角位置焊縫的檢測要求

在對棱角部分焊縫進行檢測的過程中，將檢測面設置在了開坡口的一端，期中檢測要求如下表3所示。

4、探頭移動范圍

關于探頭的移動范圍，具體主要體現在了以下兩個方面：

第一，對原有普通部分的熔透角焊縫探頭移動區的示意圖如下圖4與圖5所示，其中探頭的移動區域主要包括了以下幾個方面：首先，在對探測面測角焊縫進行檢驗的過程中，其中探頭的移動區域為P，并且不小于2nKT-H3k～2nKT+H1。在該式當中，P指的是探頭入射點到蓋板之間的距離，n指的是聲程跨距數，K指的是斜探頭的K值，T指的是采用側面板的實際厚度，H1指的是探測面腹板角焊縫的實際尺寸，H2指的是蓋板角焊縫的實際尺寸，H3是焊縫所要求的熔深度；其次，在對探測面的下部角焊縫進行探測的過程中，其中探頭所移動的范圍P不小于（2n+1）KT-H3k～（2n+1）KT+H1。

第二，在對棱角部分焊縫進行檢測時，其探頭所移動的范圍如下圖6所示，其中探頭所移動的范圍P應該大于或者是等于2KT+50mm。

5、移動的調整與校驗

5.1 儀器設備的調整

首先，在對儀器設備進行調整的過程中，可以將儀器熒光屏時的基線刻度按照水平1：1、深度1：1、水平1：2、深度1：2、聲程1：1等比例完成相應的調節工作。

在對斜探頭探傷靈敏度進行調節的過程中，是在RB-1或者是在RB-2的對比試塊上進行開展，需要完成對直探頭探傷靈敏度的調節工作，將其控制在3mm、4mm平底孔對比試塊上進行調節。另外，在對探傷靈敏度進行調節的過程中，其中應該保證聲程與探傷時的聲程保持一致。

針對于距離一波副曲線而言，主要是對探頭與儀器然后在試塊上所獲取到的相關數據進行利用，從而在此基礎上繪制形成了相應的曲線圖。在對距離一波副曲線的靈敏度進行明確的過程中，主要是嚴格按照GB11345-89“鋼焊縫手工超聲波探傷方法與探傷結果的分級”規范中的相關要求來進行。

5.2 儀器的校驗

在檢查工作正式開展之前，應該針對儀器的時基線掃描與探傷靈敏度完成相應的校驗工作，并且在實際的校驗過程中，應該保證所選擇的校驗點在兩個以上。在檢驗工作中應該保證在每四個小時以內以及在檢驗工作全部完成之后，對于時基線掃描與探傷靈敏度開展相應的校驗工作，其中校驗點應該控制在兩個以上。

6、檢測實例

該工程36層的H型鋼梁為開坡口的部分熔透焊縫，在對面角焊縫進行檢驗的過程中，主要是按照以上內容中探頭的移動區域來進行，將探頭的聲波入射點控制在一定的范圍之內，然后將探頭掃查進行移動，結合回波的深度對焊縫焊肉內部存在的問題進行明確。同樣，在對探測面下部的角焊縫進行檢驗時，主要是采用三次波一個半跨距的聲程進行掃查，對于斜探頭入射電的移動范圍進行明確，結合回波的深度，對于焊縫內部的情況進行明確。

在進行掃查的過程中，應該保證靈敏度在平定線之上，當掃查過程中所采用的為斜探頭時，為了可以對缺陷的實際情況進行明確，其中斜頭可以利用前后或者是轉角等幾種掃查方式。在對缺陷當量以及長度進行明確的過程中，應該嚴格按照GB11345-2013“鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結果的分析”中的相關要求來進行。

結語：

綜上所述，本文主要針對鋼結構中的重要部分熔透構件的焊縫超聲波檢測方法進行了深入的分析，在此基礎上可以對熔透焊縫的內部質量實現有效的控制。因為在操作過程中具有一定的復雜性，這就需要將相應的檢查工作進行全面落實，并進行嚴格的檢測與監督，從而才能為最終的工程質量提供良好的保障。

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作者簡介：

黃又青，廣東省建筑科學研究院集團股份有限公司，廣東廣州。