建筑鋼結(jié)構(gòu)焊縫超聲波檢測技術(shù)探討

方志平

摘 要：人們對建筑的外形、功能和質(zhì)量的要求越來越高，所以建筑的形式和應(yīng)用技術(shù)也越來越豐富，尤其是高層建筑的數(shù)量越來越多，建筑鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用也越來越廣泛，這體現(xiàn)了如今建筑市場對建筑性能的需求，尤其是民用建筑領(lǐng)域，對建筑鋼結(jié)構(gòu)的需求非常大。本文研究的是對建筑鋼結(jié)構(gòu)施工非常重要的焊縫超聲波檢測技術(shù)，并總結(jié)了一些技術(shù)要點。

關(guān)鍵詞：建筑鋼結(jié)構(gòu) 焊縫 超聲波檢測技術(shù)

前言

建筑鋼結(jié)構(gòu)是如今一種常用的結(jié)構(gòu)體系，顧名思義是由鋼構(gòu)件組裝而成，構(gòu)件之間按照設(shè)計的框架進(jìn)行焊接，最終形成一種建筑結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)有著非常突出的優(yōu)勢，其可塑性非常強(qiáng)，堅實耐用并且能夠經(jīng)過拆卸后進(jìn)行回收利用，在民用建筑尤其是高層建筑中應(yīng)用非常廣泛，而焊縫超聲波檢測技術(shù)在實際建設(shè)中起到非常重要的作用。

一、建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊縫類型

建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊縫類型主要取決于鋼結(jié)構(gòu)本身的特點[1]。現(xiàn)階段建筑鋼結(jié)構(gòu)主要有兩種體系，一種是門式剛架體系，另一種則是網(wǎng)架空間體系，而這兩種體系中，門式鋼架體系應(yīng)用的范圍更廣。基于這兩種結(jié)構(gòu)體系的要求，焊縫的類型主要有兩種，一種是對接焊縫，另一種則是T型焊縫。

（一）對接焊縫

對接焊縫就是兩個母材放在同一個平面或者曲面中，兩者的邊緣對齊，沿著邊緣線進(jìn)行焊接[2]。

（二）T型焊縫

顧名思義，T型焊縫就是將兩個母材擺放成T字母的形式然后焊接在一起[3]。

兩種結(jié)構(gòu)的解釋比較簡單，原理也容易理解，為了讓焊縫部分的兩個母材可以完全熔合在一起，在焊接前應(yīng)根據(jù)工藝的要求，在接頭的位置設(shè)置合適的坡口，現(xiàn)階段建筑鋼結(jié)構(gòu)焊縫比較常見的坡口有五種主要類型，分別是適合應(yīng)用與薄板對接焊縫的I型坡口、適合應(yīng)用于中厚板對接的V型坡口、適合應(yīng)用于厚板對接的X型接口、適合應(yīng)用于T型連接的單V型坡口以及K型坡口。

二、建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊縫內(nèi)部缺陷

焊接本身是比較容易受到各方面影響的[4]。主要的影響因素有焊接的工藝、施工的環(huán)境等，而鋼結(jié)構(gòu)施工要大量應(yīng)用焊接技術(shù)，鋼結(jié)構(gòu)焊縫也就不可避免會出現(xiàn)一些內(nèi)部的缺陷。比較常見的內(nèi)部缺陷是夾渣、未熔合、裂紋、氣孔以及未焊透等幾類，按照對鋼結(jié)構(gòu)焊縫強(qiáng)度的影響程度來劃分，單個的氣孔和點狀的夾渣是一般缺陷，對焊縫強(qiáng)度的影響不會特別大。群體的氣孔以及不規(guī)則的夾渣屬于嚴(yán)重缺陷，對焊縫強(qiáng)度的影響很大。未焊透、裂紋以及未熔合也是嚴(yán)重的缺陷，對焊縫的整體強(qiáng)度都會造成非常嚴(yán)重的影響。

三、超聲波探傷的原理

超聲波探傷就是依靠超聲波，經(jīng)過在不同介質(zhì)中的反射，通過觀察不同的特性來確定鋼結(jié)構(gòu)焊縫是否存在內(nèi)部缺陷[5]。超聲波是通過構(gòu)建表面的耦合劑進(jìn)入到內(nèi)部，會在構(gòu)件內(nèi)部傳播，當(dāng)超聲波遇到內(nèi)部缺陷或者構(gòu)件的底面時就會反射回來，反射波會在儀器的熒光屏上顯示出來。這時根據(jù)反射波的位置和波幅的高度就可以計算出內(nèi)部缺陷的位置和大小，是一種非常有效的焊縫探傷技術(shù)。目前超聲波探傷的儀器分為三類，是根據(jù)波形顯示的特點將那些劃分，包括A、B、C三種不同的類型，其中最常見的就是A型探傷儀。

四、超聲波檢測技術(shù)在建筑鋼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

（一）主要要求

超聲波探傷在鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用有著嚴(yán)格的要求[6]。首先是對技術(shù)人員的要求，需要技術(shù)人員具備專業(yè)的等級資格要求，其中分為三個等級，三級是最高等級。其次是對探測面的選擇，鋼構(gòu)件的形狀不同，選擇的焊接工藝不同，則缺陷的位置和特點也會有所差別，所以探測面的選擇要根據(jù)具體的施工情況以及經(jīng)驗等級進(jìn)行考慮。然后是探頭的頻率和角度，通常來說探頭頻率高、衰減大和穿透力差就不適合應(yīng)用于厚板上，頻率高則分辨率就會越高，在穿透力足夠的情況下，頻率越高則檢測的效果越好。最后是耦合劑的選擇，一定要有足夠的透聲性，適當(dāng)具備流動性，不會對人體和材料造成損害，從經(jīng)濟(jì)角度來考慮，應(yīng)以廉價易取為原則，洗潔精就是一種常用的耦合劑。

（二）對接焊縫的探傷方法

對接焊縫進(jìn)行探傷主要分為三個步驟，分別是初探、精探和復(fù)探。初探會用到三種掃查方法，分別是平行掃查、鋸齒形掃查以及斜平行掃查，對整條焊縫進(jìn)行快速掃查，一旦發(fā)現(xiàn)波幅超過了評定線就要在焊縫相應(yīng)的位置進(jìn)行標(biāo)記，為下一步探傷做好準(zhǔn)備。精探的掃查方法也是這三種，不同的是速度比較慢，主要是對初探階段做出標(biāo)記的位置進(jìn)行仔細(xì)探測，根據(jù)回波的高度找到缺陷的位置，用前后、左右、轉(zhuǎn)角、環(huán)繞四種探測方式進(jìn)行檢測，首先是找到缺陷的最大回波，確定缺陷的真正位置，然后對缺陷進(jìn)行定位，將偽缺陷排除掉，最后是確定缺陷定量并記錄。復(fù)探是對初探和精探的結(jié)果進(jìn)行復(fù)核，探測方法和之前并沒有什么區(qū)別，只是速度比較快。

（三）T型焊縫的探傷方法

T型焊縫的坡口主要是單邊V型和K型，檢驗方法除了三遍探傷步驟外，還需要采用以下四種方式進(jìn)行探測。一，使用斜探頭在腹板的一側(cè)用一、二次波實施探傷。二，使用直探頭對翼板的外側(cè)沿著焊縫進(jìn)行探傷。三，用斜探頭通過一次波對翼板的外側(cè)進(jìn)行探傷。四，用K1斜探頭通過二次波對翼板的內(nèi)測進(jìn)行探傷。通常來說都是先用高頻率大K值，在焊縫的中部和以上截面進(jìn)行掃查，然后對焊縫中部和以下截面進(jìn)行掃查，可以把大多數(shù)內(nèi)部缺陷探查出來，只有少數(shù)缺陷由于角度等原因無法準(zhǔn)確探查出，根部未焊透的缺陷有些可能被遺漏。

要注意第三種方法對缺陷的定位比較方便，檢測的靈敏度也比較高，對縱向缺陷和橫向缺陷都可以進(jìn)行探測，在實際檢測中非常實用，但也有其不足的地方，就是這種方法無法在外側(cè)看到焊縫，探測前往往需要標(biāo)出焊縫的位置，而且還要排除焊縫的外輪廓端角反射帶來的影響。第四種方法主要是檢測坡口未熔合這種缺陷，T型焊縫在操作上具有一定的特殊性，無法像對接焊縫一樣用統(tǒng)一的方式進(jìn)行檢查，而且板材的厚度和焊接工藝不同，出現(xiàn)的缺陷類型也更加多樣，所以要考慮各種缺陷可能性。

五、檢測結(jié)果的評定

檢測中可以用一種K值探頭用直射和一次反射法來檢測焊縫的單面雙側(cè)，檢測部位也可以選擇雙面單側(cè)，也可以橫向間檢測。但反射波幅超過定量線，要關(guān)注信號是否具有危害性的特征，然后根據(jù)缺陷的指示長度和當(dāng)量對其進(jìn)行判定。也可以通過改變K值的方法進(jìn)行判斷，或者可以對動態(tài)波形進(jìn)行觀察，結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)焊縫選擇的工藝，若是無法進(jìn)行判斷，可以用其他的檢測方法進(jìn)行輔助判定。

結(jié)論

建筑業(yè)的發(fā)展非常迅猛，可以預(yù)見鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用還會更加廣泛，這就意味著焊縫檢測方面還會面臨更加嚴(yán)峻的考驗，相關(guān)的技術(shù)研發(fā)工作需要更大投入，對技術(shù)的掌握和應(yīng)用也需要更加科學(xué)，除此之外對人員的管理和培訓(xùn)也需要強(qiáng)化，若是可以提升焊接技術(shù)人員的技術(shù)水準(zhǔn)，焊縫內(nèi)部出現(xiàn)缺陷的幾率也會隨之減少，這就需要焊接人員對技術(shù)的掌握能力更強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)

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[2]彭偉，尤衛(wèi)宏，張俊杰，楊嘯.海底石油管線焊縫全自動超聲波檢測與射線檢測的技術(shù)比較[J].焊接技術(shù)，2017，（04）：83-86.

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