建筑鋼結構焊縫超聲波檢測技術探討

方志平

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

關鍵詞：建筑鋼結構 焊縫 超聲波檢測技術

前言

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

一、建筑鋼結構的焊縫類型

建筑鋼結構的焊縫類型主要取決于鋼結構本身的特點[1]。現階段建筑鋼結構主要有兩種體系，一種是門式剛架體系，另一種則是網架空間體系，而這兩種體系中，門式鋼架體系應用的范圍更廣。基于這兩種結構體系的要求，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]。

兩種結構的解釋比較簡單，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，在焊接前應根據工藝的要求，在接頭的位置設置合適的坡口，現階段建筑鋼結構焊縫比較常見的坡口有五種主要類型，分別是適合應用與薄板對接焊縫的I型坡口、適合應用于中厚板對接的V型坡口、適合應用于厚板對接的X型接口、適合應用于T型連接的單V型坡口以及K型坡口。

二、建筑鋼結構的焊縫內部缺陷

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、施工的環境等，而鋼結構施工要大量應用焊接技術，鋼結構焊縫也就不可避免會出現一些內部的缺陷。比較常見的內部缺陷是夾渣、未熔合、裂紋、氣孔以及未焊透等幾類，按照對鋼結構焊縫強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，對焊縫強度的影響不會特別大。群體的氣孔以及不規則的夾渣屬于嚴重缺陷，對焊縫強度的影響很大。未焊透、裂紋以及未熔合也是嚴重的缺陷，對焊縫的整體強度都會造成非常嚴重的影響。

三、超聲波探傷的原理

超聲波探傷就是依靠超聲波，經過在不同介質中的反射，通過觀察不同的特性來確定鋼結構焊縫是否存在內部缺陷[5]。超聲波是通過構建表面的耦合劑進入到內部，會在構件內部傳播，當超聲波遇到內部缺陷或者構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。這時根據反射波的位置和波幅的高度就可以計算出內部缺陷的位置和大小，是一種非常有效的焊縫探傷技術。目前超聲波探傷的儀器分為三類，是根據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、超聲波檢測技術在建筑鋼結構中的應用

（一）主要要求

超聲波探傷在鋼結構中應用有著嚴格的要求[6]。首先是對技術人員的要求，需要技術人員具備專業的等級資格要求，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具體的施工情況以及經驗等級進行考慮。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，適當具備流動性，不會對人體和材料造成損害，從經濟角度來考慮，應以廉價易取為原則，洗潔精就是一種常用的耦合劑。

（二）對接焊縫的探傷方法

對接焊縫進行探傷主要分為三個步驟，分別是初探、精探和復探。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，對整條焊縫進行快速掃查，一旦發現波幅超過了評定線就要在焊縫相應的位置進行標記，為下一步探傷做好準備。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記的位置進行仔細探測，根據回波的高度找到缺陷的位置，用前后、左右、轉角、環繞四種探測方式進行檢測，首先是找到缺陷的最大回波，確定缺陷的真正位置，然后對缺陷進行定位，將偽缺陷排除掉，最后是確定缺陷定量并記錄。復探是對初探和精探的結果進行復核，探測方法和之前并沒有什么區別，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行探測。一，使用斜探頭在腹板的一側用一、二次波實施探傷。二，使用直探頭對翼板的外側沿著焊縫進行探傷。三，用斜探頭通過一次波對翼板的外側進行探傷。四，用K1斜探頭通過二次波對翼板的內測進行探傷。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行掃查，然后對焊縫中部和以下截面進行掃查，可以把大多數內部缺陷探查出來，只有少數缺陷由于角度等原因無法準確探查出，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看到焊縫，探測前往往需要標出焊縫的位置，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一的方式進行檢查，而且板材的厚度和焊接工藝不同，出現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，檢測部位也可以選擇雙面單側，也可以橫向間檢測。但反射波幅超過定量線，要關注信號是否具有危害性的特征，然后根據缺陷的指示長度和當量對其進行判定。也可以通過改變K值的方法進行判斷，或者可以對動態波形進行觀察，結合鋼結構焊縫選擇的工藝，若是無法進行判斷，可以用其他的檢測方法進行輔助判定。

結論

建筑業的發展非常迅猛，可以預見鋼結構的應用還會更加廣泛，這就意味著焊縫檢測方面還會面臨更加嚴峻的考驗，相關的技術研發工作需要更大投入，對技術的掌握和應用也需要更加科學，除此之外對人員的管理和培訓也需要強化，若是可以提升焊接技術人員的技術水準，焊縫內部出現缺陷的幾率也會隨之減少，這就需要焊接人員對技術的掌握能力更強。

參考文獻

[1]張增球，區彤，譚堅. 大直徑鋼管混凝土柱密實度檢測及對接焊縫殘余應力消減試驗[J]. 建筑結構，2017，（09）：50-54.

[2]彭偉，尤衛宏，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比較[J].焊接技術，2017，（04）：83-86.

[3]葉子義.超聲波檢測技術在無縫鋼管質量檢測中的運用[J]. 工程技術研究，2017，（04）：88-89.

[4]冉朝輝.超聲波檢測技術在水利工程中的應用[J].智能城市，2017，（03）：209.

[5]吳宏，周劍琴.國內大口徑、高鋼級管道焊接及焊縫檢測技術現狀[J].油氣儲運，2017，（01）：21-27.

[6]朱從斌.基于RCC-M標準的對接焊縫超聲波掃查工藝及其分析[J].無損檢測，2016，（08）：72-78.