本站原创【摘 要】钢结构在现代各类工程建设中随着建筑结构体系的种类不断朝轻质、高强的方向发展,钢管混凝土结构、钢结构在当代建筑中使用率越来越高.大型设备安装中应用广泛,尤其是在厂房建设及设备安装中更是大量使用钢结构.而焊接作为钢结构的主要连接方式之一,直接影响钢结构的施工质量,采用无损探伤的手段对焊缝进行质量检验是确保钢结构工程质量的重要环节.
【关 键 词】探伤技术；钢结构无损探伤
【中图分类号】TU【文献标识码】A
【文章编号】1007-4309（2014）01-0066-1.5
目前,钢结构在现代各类工程建设中以及大型设备安装中应用广泛,因此,对于钢结构的质量,特别是焊接质量要求十分严格.在众多的检测方法中,无损检测是确保钢结构的焊接质量最有效的方法.因为超声波无损探伤检测具有检测距离大、检测装置小、便于携带等特点,特别是检测速度快,因为在检测中只磨损探头和消耗磨合剂,所以检测成本低,因此超声波无损检测得到了广泛的应用.
一、钢结构的无损探伤
钢结构无损探伤包括超声检测（UT）、射线检测（RT）、磁粉检测（MT）、渗透检测（PT）和涡流检测（ET）等5种检测方法.超声检测是目前应用最广泛的探伤方法之一.超声波的波长很短、穿透力强,传播过稃中遇不同介质的分界面会产生反射、折射、绕射和波形转换.超声波像光波一样具有良好的方向性,可以定向发射,犹如一束手电筒灯光可以在黑暗中寻找目标一样,能在被检材料中发现缺陷.超声波探伤能探测到的最小缺陷尺寸约为波长的一半.超声波探伤又可分为反射法和穿透法.穿透法的灵敏度不如反射法,因而在实际探伤中一般采用反射法来进行钢材缺陷探伤和焊缝探伤,即根据缺陷反射回波声压的高低来评价缺陷的大小.从焊缝本身来说,决定焊缝质量的因素主要有3方面,分别是焊缝内部缺陷、焊缝外观表面缺陷以及焊缝尺寸.因此,焊缝质量等级就存在着两重含义：其一是针对焊缝内部缺陷检验：其二是针对焊缝外观表面缺陷检验.但目前绝大部分情况是设计者只进行笼统的规定,如“该焊缝质量等级为二级”,此时正确的理解是“焊缝内部缺陷按二级检验,外观缺陷也按二级检验.”对于需要进行疲劳验算的构件如吊车梁,其中某些部位的角焊缝,虽然不进行内部缺陷的超声波探伤（焊缝）,但其外观表面质量等级应为二级,所以笼统地说“角焊缝都是焊缝”就有失全面.超声波探伤则正好相反,操作程序简单、检测周期短、成本低、灵活方便、效率高、对人体无害,对各种接头形式的适应性好,对裂纹、未熔合的检测灵敏度高,因此世界上很多国家对钢结构焊缝内部质量的控制一般都采用超声波探伤,只有当超声波探伤不能对缺陷做出判断时才采用射线探伤.
二、超声波无损探伤检测的应用
超声波探伤主要用于全熔透焊缝,检测焊缝长度不小于200mm,探伤比例是按照焊缝百分数比例计算的.在局部探伤中,存在缺陷焊缝两端所延伸的焊缝长度需要10%,并且不应该小于200mm,对于仍然存在缺陷的焊缝,就需要对焊缝100%探伤检测.检测的时间也应该控制好,碳素结构钢检测时间是在焊缝冷却至环境温度就可以检测,低合金结构钢需要焊接24小时后才可以检测.
超声波探伤是利用超声能透入金属材料内部,并由一截面进入另一截面时,在界面边缘发生反射的特点来检查金属材料内部缺陷的一种方法,当超声波束自材料表面由探头入射至金属
材料内部,遇到缺陷与金属材料底面时就分别产生反射波,在荧光屏上形成脉冲波形,根据这些脉冲波形和显示参数来判断缺陷位置和大小.超声波探伤虽然具有操作程序简单、检测周期短、成本低、灵活方便、效率高等优点,但是超声波探伤也有其局限性,超声波探伤对缺陷的显示不直观,探伤结果不便保存,探伤技术难度大,对材料检测表面要求较高,对粗糙、形状不规则、小、薄或非均质材料难以检查,对所发现缺陷作十分准确的定性、定量表征仍有困难,容易受到主、客观因素的影响等.因此超声波探伤对操作者的技术、经验、专业知识要求很高.检测人员不仅要具备熟练的超声波探伤技术,还应了解有关的钢结构焊接基本知识、焊接工艺等.
三、检测方法
在每次探伤操作前都必须利用标准试块（CSK―IA、CSK―ⅢA）校准仪器的综合性能,校准面板曲线,以保证探伤结果的准确性.
探测面的修整：应清除焊接工作表面飞溅物、氧化皮、凹坑及锈蚀等,光洁度一般低于V4.焊缝两侧探伤面的修整宽度一般为大于等于2KT+50mm,（K：探头K值,T：工件厚度）.一般的根据焊件母材选择K值为2.5探头.耦合剂的选择应考虑到粘度、流动性、附着力、对工件表面无腐蚀、易清洗,而且经济,综合以上因素选择浆糊作为耦合剂.由于母材厚度较薄因此探测方向采用单面双侧进行.由于板厚小于20ram所以采用水平定位法来调节仪器的扫描速度.在探伤操作过程中采用粗探伤和准确探伤.为了大概了解缺陷的有无和分布状态、定量、定位就是准确探伤.使用锯齿形扫查、左右扫查、前后扫查、转角扫查、环绕扫查等几种扫查方式以便于发现各种不同的缺陷并且判断缺陷性质.对探测结果进行记录,如发现内部缺陷对其进行评定分析.焊接对头内部缺陷分级应符合现行国家标准GB11345―89《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》的规定,来评判该焊是否合格,如果发现有超标缺陷,向车间下达整改通知书,令其整改后进行复验直至合格.
总而言之,随着现代科技快速发展,技术进步,超声波探伤仪器数字化,探头品种类型增加,使得超声波检测工艺可以更加完善,检测技术更为成熟.但是超声波探伤中人为因素对检测结果影响甚大,工艺性强,因此对超声波检测人员的素质要求高,检测人员不仅要具备熟练的超声波探伤技术,还应了解有关的焊接基本知识,如焊接接头形式、坡口形式、焊接方法和可能产生的缺陷方向、性质及出现时机等,从而获得正确的检测结果,确保钢结构工程质量.
【参考文献】
[1]陈,魏劲松.超声无损检测的应用研究与发展[J].无损探伤,2001.
[2]吴朝晖.超声无损检测的应用与讨论[J].宁波工程学院学报,2005,17（2）.
【作者简介】秦玉良：海洋石油工程股份有限公司检验公司.梁涛：海洋石油工程股份有限公司检验公司.