關于鋼結構焊縫超聲波檢測的研究

區程輝

摘要：文章首先針對鋼結構建筑物有關施工焊縫的超聲波檢測技術的主要特點和施工要求作闡述，重點就鋼結構焊縫超聲波檢測技術在中鋼柱、鋼梁、鋼支撐和鋼板剪力墻等部位的對接焊縫應用超聲波檢測技術加以研究，并對檢測結果評定和質量等級分類分別論述。

關鍵詞：鋼結構建筑；施工焊縫；超聲波檢測技術

鋼結構建筑施工主要是有鋼結構構件按照設計框架的形式進行組合焊接而形成的空間剛度體系，因而鋼結構建筑的堅實性和可塑性要明顯高于框架結構，同時鋼結構建筑在拆卸和回收利用等方面也要好于框架結構，所以在我國工民建筑工程領域當中得到了廣泛應用。

1工程概況及施工技術要求

1.1概況

某寫字樓，由地上部分24層結構和地下部分2層結構構成，其中地上部分1至5層作為商城，6至13層作為辦公區，總的建筑高度為90.00米，均采用矩形鋼管混凝土框架—鋼支撐（鋼板剪力墻）結構形式，總噸位達到8500噸。

1.2施工技術要求

由于該工程鋼結構施工涉及很多工廠預制鋼構件，在其加工和施工兩個過程中分別要完成廠內的加工焊縫檢測和廠外的安裝焊縫檢測工作，而本工程是超高層鋼結構建筑，依照GB50205-2001《鋼結構工程施工質量驗收規范》列出的具體要求和遵照施工圖紙的設計總說明對于鋼結構超聲波檢測的要求按照下列步驟進行施工焊縫的探傷檢測。（1）本工程的主體鋼結構以箱型剛柱和H型鋼梁結構為主，柱鋼板厚度不小于25毫米，用于支撐的鋼材材質均采用抗層狀撕裂性Z向鋼板Q345C-15Z，其他鋼柱、鋼梁和鋼支撐均采用Q345B，預埋鋼構件、隅撐和屋頂的水平鋼支撐則采用Q235B。鋼板的厚度選擇由梁至柱依次為8毫米到50毫米不等；（2）鋼結構的焊縫質量等級要求應設計要求包括一級焊縫和二級焊縫兩種，一級焊縫要進行100%的超聲波探傷，二級焊縫要進行20%的超聲波探傷；（3）厚度不小于30毫米的鋼板，對鋼梁、鋼柱以及鋼支撐相連的部位上限200毫米的范圍以內需對母材進行補充超聲波探傷，施焊完成以后除對焊縫探傷外，還需對熱影響區的母體鋼材進行超聲波探傷，杜絕出現如層狀撕裂情況的發生；（4）鋼結構建筑的鋼柱、鋼梁、鋼支撐和鋼板剪力墻的組合焊接通常以埋弧自動焊的方式施焊，箱型鋼柱和箱型鋼支撐之間的施焊連接部位以手工CO2氣體進行保護打底，以埋弧自動焊蓋面完成焊接，箱型鋼柱和鋼支撐的內橫隔板則采用電渣焊的形式，施工現場的安裝焊縫則同樣使用手工CO2氣體保護焊的形式。

2超聲波檢測工藝及技術要點

2.1檢測流程

探傷工藝卡的編制 → 調試探傷檢測設備 → 焊縫表面檢查 → 超聲波探傷檢測 → 判斷和審核焊縫缺陷 → 重復檢修和復探 → 現場簽發探傷檢測報告。

2.2探傷工藝技術

（1）探傷檢測面。超聲波檢測所對應的工作面是一個檢測區，其寬度是焊縫自身寬度和焊縫兩側30%母材寬度之和。該檢測區的寬度最小為5毫米，最大為10毫米。如利用一次反射法進行探傷檢測，檢測設備的探頭活動區域需大于1.25P（P=2KT）；如采用直射法進行探傷檢測，檢測設備的探頭活動區域需大于0.75P。另外，檢測設備的探頭活動區域內需預先清除施焊殘渣和影響透聲效果的涂層雜質。一般地，箱型鋼柱和鋼支撐的內橫隔板采用直探頭的情況居多，有時候會采用斜探頭輔助探傷檢測，主要對電渣焊施工中涉及的內隔板和壁板之間是否已經熔透進行相關檢測。

（2）探測設備的校準及復核。焊縫超聲波探測設備應于每六個月進行水平線性和垂直線性進行測定。每次應用設備進行探測前要對儀器和探頭系統進行測定。如使用斜探頭則在探測前需測定前沿間距、K值、主聲束偏離、調節掃描量程以及掃描靈敏度。探測設備在具體探傷過程如遇到以下情況也需對探測系統進行復核和校準。a.已經校準完畢，探測設備的探頭、耦合劑及儀器調節旋鈕均發生了變動；b.探測人員對掃描量程和掃查靈敏度發生變化有疑問；c.探測工作已連續進行4小時以上；d.探測工作剛完成。其中，探測工作結束之前探測設備和探頭系統要進行復核和校準。我們需要做到的工作是：探測結束前對儀器的掃描量程復核，如果發生任意一點于掃描線偏差超過掃描線讀數10%以上，設備的掃描量程需重現校準，同時完成對上次復核以后所有經過探傷檢測的復核工作。每一次探傷檢測工作結束之前，需對掃描靈敏度進行復核，通常要求距離-波幅曲線的復核和校準宜多于3個測試點，如果距離-波幅曲線上的任意一點降幅超過2dB則需對上一次復核以后完成的探傷檢測的部位進行復核工作，如果距離-波幅曲線上的任意一點升幅超過2dB，則需對所有的檢測記錄信號進行重新測定。對探測設備進行線性檢驗中，所有影響設備線性控制器都需將設備置于關閉狀態或者置于系統運行最低水平。

（3）距離-波幅曲線繪制。距離-波幅曲線需按照所有的應用探頭和設備在取樣試塊探傷測定的結構認真繪制。該曲線應該由評定線、定量線和判廢線構成。相關探傷測定的工程，距離-波幅曲線的靈敏度需依照B級檢驗標準選定。

（4）探傷檢測的方法。斜探頭的設備靈敏度要控制不低于評定線的標準。直探頭的靈敏度調整則需將其探頭對準CBⅡ-2平底孔試塊的φ5平底孔，以首次回波調整至50%的刻度上限作為探傷檢測的基準靈敏度，且探傷檢測采用耦合的方式。另外，探傷檢測的移動速度控制不超過150毫米/秒，相鄰兩組探頭之間必須要保證重疊探頭寬度的10%。在探傷檢測和缺陷定量中，要重視因檢測表面粗糙度而引起的耦合損失的補償問題，同時也需要重視因材質衰減而引起的探測靈敏度降低或缺陷定量誤差的補償問題。

另外，若檢測平板對接焊縫，采用斜探頭探測需將探頭垂直于焊縫中心線并置于檢測面上，以鋸齒形移動掃查，并以10°~15°的左右轉動配合探測。為確定鋼結構探測對象的缺陷動態波形和缺陷信號，找準缺陷存在的具體位置，還可采取如前后掃查、左右掃查、環繞掃查、轉動掃查、平行掃查或斜平行掃查等方式。

2.3缺陷的分級評定

檢測結果如發出超過評定線信號需考慮測體是否具有裂紋等缺陷，懷疑有這種情況的及時調整探頭的K值，同時擴大探傷面并綜合結構工藝特征來判定檢測結果。最大反射波如果處于Ⅱ區，且指示的長度在10毫米以內，一律以5毫米計，并依照指示長度于B級規定的內容對應評級。最大反射波的波幅沒有超過評定線的缺陷，一律評定為I級。而最大反射波的波幅已超過評定線的缺陷問題，探傷人員判斷為裂紋等危險性缺陷，不管波幅及尺寸有多大，一律評定為Ⅳ級。反射波的波幅處于I區的非裂紋缺陷則評定為I級，處于Ⅲ區的缺陷不管指示長度多少均評定為IV級。對于不合格的缺陷，應及時返修；完成返修工作之后，返修部位或補焊受到影響的部位應按照原來的探傷條件進行復測。

3結語

總而言之，鋼結構建筑的焊縫超聲波檢測研究是建立在客觀、公正和可靠的原則基礎上實現的，我們如此關注鋼結構建筑的焊縫超聲波檢測也是為保障高層工民工建筑鋼結構焊接施工的質量，規避由于鋼結構焊縫內部的質量問題為整個鋼結構工程埋下質量安全隱患。

參考文獻

[1] 歐曙光,潘智杰.某工程鋼結構焊縫超聲波檢測實例分析[J].質量檢測,2008(09).

[2] 任森智,張新勝.我國鋼結構焊縫無損檢測探析[J].山西建筑, 2007(05).