EN 10160標準在鋼板超聲波檢測中的應用

許青陽,寧增根

(1.浙江西子重工電力設備有限公司,海寧 314422;2.浙江杭蕭鋼構股份有限公司,杭州 310003)

高層建筑和橋樑越來越多地采用鋼結構,其質量和安全也越來越受到關注和重視。對于重要的鋼結構件,對母材鋼板必須進行檢測,且大多采用超聲檢測。國內鋼結構用鋼板通常是按GB/T 2970—2004標準[1]進行檢測的,該標準規定對厚度≥20 mm的鋼板,采用5 mm平底孔作為調節探傷靈敏度和評定缺陷大小的參考反射體。探傷操作中通常要考慮表面耦合補償,但是鋼板各處的表面狀態不同,有些部位的表面耦合損失很大,不同部位的耦合損失差甚至高達十幾分貝,因此,很可能導致漏判或錯判。在檢測某國外項目時,筆者就遇到了這種情況。當時我方與德方檢測人員在檢測同一個缺陷時,給出的缺陷當量相差高達20 dB。對此進行了一系列試驗,最終獲得了較為滿意的結果。

1 實例

我公司承接的某機場工程采用 EN 10160標準[2]對鋼板進行超聲波檢測時,對同一缺陷,德方用AVG曲線法確定的缺陷當量為φ5+10 dB,我方用標準試塊比對法確定的缺陷當量為φ5-10 dB,對同一個缺陷的當量評定,德方比我方高出20 dB。當時德方采用的儀器是模擬機型ULS32和軟保護膜直探頭,利用專用的鋼板AVG曲線進行評定;我方采用兩種國產數字型儀器HS 600和PXUT350,使用常規硬保護膜直探頭及標準試塊法進行評定。

2 交叉試驗及結果

為找出差異的原因,選定差異最大的1號缺陷進行交叉對比測試,所謂交叉對比是把我方的所有型號儀器與德國的探頭相配,同時把德方的儀器和我方的探頭相配,用于測試同一缺陷的當量。當量的評定則采用我國的GB/T 2970標準中規定的標準試塊法進行,測試結果見表1。

表1 交叉對比測試結果

由表1可見：

(1)當采用軟保護膜探頭時,不論采用何種型號的儀器,得出的缺陷當量都與德方用AVG曲線法得到的結果相同,即都為φ5+10dB,這說明缺陷當量的評定與儀器型號及生產國別無關、與采用歐標還是國標無關,也與采用AVG曲線法還是標準試塊比對法無關。或者說,只要耦合良好,無論采用歐標還是國標,無論采用AVG曲線還是用標準試塊來確定缺陷當量,都能得到相同或相近的結果,即歐標和國標有可比性。

(2)采用硬保護膜探頭時,不論是用進口儀器還是國產儀器,采用標準試塊比對法確定的缺陷當量比用 AVG曲線法確定的缺陷當量小 15～-20 dB,這說明當缺陷處鋼板表面狀態較差時,硬保護膜探頭有可能因耦合不良導致缺陷回波大幅降低,從而導致缺陷漏檢。

(3)鋼板探傷中,在表面狀態較差時,軟保護膜探頭的耦合效果好于硬保護膜探頭,前者可增加檢測結果的可靠性和一致性。

(4)被測鋼板的表面耦合損失可能遠遠超過按慣例給出補償值,故實際探傷中耦合補償值應該實測,而且在發現缺陷時若該處表面狀態較差,則應測試其相鄰部位無缺陷處的耦合狀況,以此作為該處表面耦合補償的依據。

3 用AVG曲線法提高鋼板檢測的可靠性

從上述試驗和分析可見,鋼板探傷中合理進行表面補償是至關重要的,但鋼板各處的表面狀態不可能完全相同,即使用被檢板材制作對比試塊來確定表面補償,也不能完全保證缺陷部位就應該補償這么多。那如何才能使補償值盡量接近真實值,從而使缺陷當量接近實際當量呢,EN 10160標準推薦的鋼板AVG曲線法可供借鑒。該方法的要點是利用鋼板標準試塊繪制兩條距離-波幅曲線,一條是底波AVG曲線,另一條是平底孔AVG曲線,下文對此作簡單介紹。

(1)繪制底波AVG曲線 取GB/T 2970標準中表1所列1,2,3,4和5號試塊,先將3號試塊底波高度調節到滿屏的80%,保持儀器靈敏度不變 ,然后分別測試1,2,4和5號試塊底面回波,并在面板上畫出相應回波的最高點,連接這些點就繪制成了試塊底波AVG曲線。

(2)繪制φ5 mm平底孔反射波曲線 在相同的靈敏度條件下,找到GB/T 2970標準表1中試塊1,2,3,4和5號試塊平底孔的最高回波,連接這些點,繪制成試塊φ5 mm平底孔AVG曲線。

(3)調節掃查靈敏度 將被檢工件無缺陷區的底面回波高度調整至試塊底面回波高度AVG曲線上,作為掃查靈敏度。

(4)缺陷判別 當檢查到缺陷時,如缺陷回波高于試塊平底孔回波,則將其記為缺陷。

4 自制對比試塊驗證檢測結果

為驗證鋼板AVG曲線在檢測中的可靠性,自制了一套對比試塊。該組試塊取自所檢構件的材料余料,各種板厚的試塊分別取一塊,加工φ5 mm平底孔,孔的埋深與GB/T 2970標準的規定相同。加工完成的試塊由雙方檢測人員根據EN 10160標準用德方儀器探頭對φ5 mm平底孔進行檢測,如得出的當量與標準試塊中同深度的 φ5 mm當量相同,即可認為自制試塊符合要求,也說明用鋼板AVG曲線法對鋼板進行檢測能得到比較滿意的結果。

5 結論

(1)鋼板探傷時軟保護膜探頭的耦合效果優于硬保護膜探頭,因此,有條件的情況下,建議使用軟保護膜探頭。

(2)采用硬保護膜探頭時,若缺陷處鋼板表面狀態較差,硬保護膜探頭有可能因耦合不良導致缺陷回波大幅降低,此時必須測試缺陷附近相似表面的耦合損失,并據此進行補償,否則很可能導致缺陷漏檢。

(3)借鑒EN 10160標準推薦的鋼板AVG曲線法,同時繪制底波AVG曲線和平底孔AVG曲線,這樣可在探傷過程中隨時觀察表面耦合狀態,此時不論使用軟保護膜探頭還是硬保護膜探頭都可得到較為一致的探傷結果,因此是一種行之有效的判傷方法。

[1]GB/T 2970—2004 厚鋼板超聲波檢測方法[S].

[2]EN 10160 Ultrasonic testing of steel flat product of thickness than 6 mm(reflection method)[S].